潮流及電壓之影響

107年8月8日

大量風機對輸電系統負載 潮流及電壓之影響

單位:台電台中供電區營運處

職稱:台中區域調度中心運轉人員

姓名:詹景棠.楊智淵.楊維智

報 告 大 綱

壹、前言

貳、中部地區再生能源運轉現況

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

台中供電區營運處 誠信 關懷 服務 成長 ₁

壹、前言

因應再生能源發展趨勢， 2025年前台灣將裝置大量的風 機和PV，會對輸電系統負載潮流及電壓產生重大之影響，

將牽動電網之佈建，有鑒於此，期能透過本次專題，與諸 位先進共研相關概念。

由於大量的風機和PV將裝置在中部，台電台中供電區營

運處將承接、營運這些龐大電能，我們以穩定供電、綠電

優先的供電運轉目標，將積極的承接此一挑戰，在此先簡

單的介紹本處台中區域調度中心(台中ADCC)。

1調度中心 24個組級部門

5人

5人

 簡介—組織人力

 簡介—階層調度架構

99/3/4中科E/S 加入，#2ATR預計107年底加入系統。

21.2

%

中供供電 19%，去 量整體佔 年增加約 19.4億

度

 簡介—轄區重要用戶

綠電優先 穩定供電

• 強化： 區域電網調度、再生能源監控。

• 能源轉型：迎接開放綠電直供、轉供，未來雙向電源趨勢，作好大量綠能併 網與調度準備。

• 中電北送、西電東送，專業團隊24小時不打烊。

• 強化： 安全第一、風險管理，緊急應變能力

 簡介—供電運轉目標

貳、中部地區再生能源運轉現況

為因應2025年再生能源發展趨勢，台灣 未來大量風機對輸電系統負載潮流及電壓 之影響將牽動機組與電網之佈建，有鑒於 此，期能透過本次專題，與諸位先進共研 相關概念，先說明全島裝置。

參考106.8能源局風力發電4年推動計畫。

2018.3.22.行政院長

拍版離岸風力增至5.5GW

(MW)

貳、中部地區再生能源運轉現況

 再生能源裝置容量現況 ^風場 _名稱 ^公司 _名稱 ^{台數 總裝置容量} _(MW) ^{風機廠牌/} _型式 ^引接點

台中 大安

安威風力

(英華威) 3 6.9 ^大甲S/S

11.4kV

中威風力

(英華威) 36 82.8

E-70

日南S/S 69kV

台中港

清風風力

(英華威) 1 2.3 ^梧棲S/S

11.4kV

台電

18 36

Zephyros Z-72

梧棲S/S 69kV

3 6 ^台中G/S

22.8kV

彰濱

鹿威風力 (英華威)

24 55.2

Enercon E-70

彰濱 E/S 161kV

18 41.4 ^鹿東D/S

161kV

台電 31 62

V-80

線西 D/S 161kV

彰化

王功 台電 10 23

E-70

漢寶D/S 161kV

總計 144(46%) 315.6

共計169座，裝置容量293.96MW

民營業者:

共計176座，裝置容量394MW

貳、台灣地區再生能源運轉現況

 再生能源運轉實績---以台中、彰化再生能源為例

斷路器 輕載 重載

電流 MW MVAR 功因 電流 MW MVAR 功因

彰濱1630 37.5 -10.6 -0.6 -0.998402 194.8 -53.8 5.0 -0.99571 彰濱1630 40.7 -11.5 -0.6 -0.998642 188.6 -52.4 7.3 -0.99043 彰濱1630 27.8 -7.8 -0.8 -0.994781 190.1 -52.6 5 -0.99551 鹿東1570 42.6 -12.0 -0.3 -0.999688 124.6 -28.8 0.0 -1 鹿東1570 30.8 -8.7 -0.6 -1 124.3 -34.4 0.0 -1 鹿東1570 21.8 -6.2 -0.6 -1 129.5 -36.4 0 -1 線西1530 13 -3.6 0.0 -1 57.2 -15.7 2.2 -0.99032 線西1530 24.1 -6.4 0.0 -1 58.1 -15.1 2.8 -0.98324 線西1530 27.8 -7.8 0.0 -1 57.2 -15.4 2.2 -0.98995 漢寶1520 10.9 -3.1 0.6 -0.98178 81.2 -23.0 1.1 -0.99886 漢寶1520 38 -10.6 0.8 -0.997164 81.7 -23.0 0.8 -0.9994 漢寶1520 23 -6.2 0.8 -0.991778 82.3 -23.2 0.0 -1 梧棲670 79.8 -13.6 -0.6 -0.999028 183.7 -21.5 2.6 -0.99277 梧棲670 69 -6.7 -1.0 -0.989044 184.8 -21.6 2.4 -0.99388 梧棲670 50.3 -13.8 -0.2 -0.999895 142.7 -17.1 0.8 -0.99891

功率因數應具有百分之九十六滯後至百分之九十八超前運轉能力。

-2.5%

-2.0%

-1.5%

-1.0%

-0.5%

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

2.5%

0 2 4 6 8 10 12 14

啟斷後電壓變化率

-2.5%

-2.0%

-1.5%

-1.0%

-0.5%

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

2.5%

0 2 4 6 8 10 12 14

投入後電壓變化率

斷路器

斷路器

貳、中部地區再生能源運轉現況

 再生能源運轉實績---以台中、彰化再生能源為例

頻率:在小數點2位內，運轉上無觀測到變化。

故障電流:依107年故障電流檢討結果皆符合規定。

^{變電所 電壓(kV) 斷路器額定遮斷電流} 3Ø 故障電流(kA)

彰濱 161 50kA 41

線西 161 50kA 39

鹿東 161 50kA 27

大城 161 50kA 14

國安 161 50kA 39

貳、中部地區再生能源運轉現況

12.70 12.80 12.90 13.00 13.10 13.20 13.30 13.40 13.50

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121 127 133 139 145 151 157 163 169 175 181 187 193 199 205 211 217 223 229 235 241 247 253 259 265 271 277 283 289 295 301 307 313 319 325 331 337 343 349 355 361

 彰濱#2(風機)、#3DTR(純負載)電壓曲線比較與OLTC使用

13.00 13.10 13.20 13.30 13.40 13.50 13.60

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121 127 133 139 145 151 157 163 169 175 181 187 193 199 205 211 217 223 229 235 241 247 253 259 265 271 277 283 289 295 301 307 313 319 325 331 337 343 349 355 361

kV

#2DTR(OLTC固定)

#3DTR(OLTC浮動)

夏季(風機發電小)

 彰光太陽能電廠(100MW)加入對中部地區之影響

電力潮流

短路故障

暫態穩定度

電壓變動率

就109年之尖、離峰161kV系統進行電力潮流檢討，並考量該區域內星彰IPP、星元IPP、其他風力皆出力之情況進行分析

尖 峰

 彰光太陽能電廠(100MW)加入對中部地區之影響

離 峰

 彰光太陽能電廠(100MW)加入對中部地區之影響

尖 峰 離 峰

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 2025年再生能源大量併入電網後，

對台灣電力系統影響為何

(電壓、頻率及電力潮流？？？)

5.5GW

再生能源裝置總容量27.4GW

台電公司，-離岸風力發電加強電力網第一期計畫可行性研究，106.11

参、2025年後大量再生能源對系統之衝擊

 2025年負載預測及再生能源發電假設

結論:再生能源占比多，加強電網

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 強健中部地區電網結構

台電公司，-離岸風力發電加強電力網第一期計畫可行性研究，106.11

114年

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 2025年系統檢討(電力潮流)

彰化離岸區域系統345kV尖載潮流檢討結果(加強前)

註:配合114 年彰化離岸風力6.5GW 併網，並考量中火擴建#11、#12 機組計畫，考慮轄區

在N-1幾乎無超載情形產生(加強後)

(345kV離峰、161kV尖(離)峰皆無超載情形)

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 2025年系統檢討(暫態穩定度與短路電流)

114 年系統最大三相短路電流

114 年系統暫態穩定度(4.5 週波以上)

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 運用靜態同步無效電力補償(STATCOM)，提高系統電壓穩定度

假設狀況為風速變動之情況

彰工升壓站及永興開閉所161kV側增加 200 MVAR 之STATCOM

有效提高電壓穩定度

頻率影響不大

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 發生中部風場跳機後，對於系統頻率穩定度的影響(離峰)

(假設於尖、離峰系統中，中部的風場全部跳機(2.4875GW)或部分風場跳機(1.0052GW)，備轉容量1547MW))

中部風場全部跳機系統暫態頻率、電壓狀況 中部風場部份跳機系統暫態頻率、電壓狀況

(台電公司，未來再生能源大幅增加對台灣輸電系統影響及因應策略研究完成報告，2015)

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 發生中部風場跳機後，對於系統頻率穩定度的影響(尖峰)

(假設於尖、離峰系統中，中部的風場全部跳機(2.4875GW)或部分風場跳機(1.0052GW)，備轉容量4064MW))

中部風場全部跳機系統暫態頻率、電壓狀況 中部風場部份跳機系統暫態頻率、電壓狀況 增加備轉容量、建置儲能設備

，運用STATCOM

 針對併網後可能產生系統電壓不穩定、閃爍和諧波的問題， 透過電容的無效 電力補償可以有效改善電壓穩定性及增加風力發電容量。

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

参、大量再生能源加入後對系統之衝擊

 規劃設置儲能系統(鋰鐵電池)

日本稚內太陽光電場結合儲能運轉

若發電設備總容量在10 MW以上未滿20 MW且無22.8 kV之高壓系統者，

或發電設備總容量在20 MW以上者，得併接於特高壓系統。

特高壓系統 高壓系統 低壓系統

電壓等級

25 kV 600 V

3ø4W

220/380 V 3ø3W

220 V 1ø3W 110/220 V 發電容量<100 kW

22.8 kV 11.4 kV 3ø4W 220/380 V 500 kW>發電容量>100 kW

22.8 kV 11.4 kV 10 MW>發電容量>100 kW

22.8 kV 20 MW>發電容量>100 kW

可 併 聯 電 壓 等 級

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

 了解容量與併網電壓等級關係==>掌握系統架構

發電設備於責任分界點額定電壓變動範圍下，應能持續運轉：

發電機組應裝設高、低頻電驛(81H/81L)，高頻電驛跳脫設定值不得低於61Hz，低頻電驛 跳脫設定值不得高於58Hz。

15%

22.8 kV以下：88% ~ 110%； 69 kV以上：90% ~ 110%。

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

 須清楚低電壓持續運轉能力(LVRT)設定==>才能決定事故後之試送或停機檢查

1.風力發電預測：選定台灣未來風電的可能設置場址與設置量，結合地理圖資與歷史氣象資 訊，預測估算所設置再生能源於各年份的發電狀況及出力變動機率分布，以分析電網當時 可能遭遇的功率變動機率分布及最大變動量。

2,運轉調度：分析統計結果指出，若以發電月份來區分，風力是在非夏月季節發電變動性較 高；若以單日發電來看，再生能源在下午時段的整體發電變動性較高 。

3.備轉容量：建立動態(Dynamic)備轉容量計算工具、考量結合再生能源發電預測技術的系統 調度、利用機率最佳化方式進行系統運轉規劃、搜尋較佳的再生能源設置位置與設置量等 運轉面的先進措施。

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

 降低風場間歇性造成電網的影響==>未來大型風場併網，必須有配套措施因應

1.全黑啟動(Blackstart)係指當電力系統大停電後，必須仰賴 可自行啟動發電之機 組 ，作為支援電力系統之動力來源，以 供應至系統中其餘發電機組使其恢復運 轉，所以為全停電復電初期首要目標。

2.大型風場全黑啟動併網：為避免風力機組的間歇性在全黑啟動時，造成 啟動不 順暢 ，導致復電緩慢。因此當開始執行全黑啟動前，必須確認 所有風力機組皆 已切離系統，並防止在全黑啟動時風力機組併入系統。在全黑啟動完成後，再 開始進行風力發電機組的併網，且須有足夠的備轉容量因應。PV方面本公司已 委由專家研究併網路徑，相信風場併網也規劃中。

3.如果風力、日照穩定，再生能源是否能先建立電壓，利用同步併聯技術併聯？

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

 大型再生能源全黑啟動併網==>次優先併網或同步倂聯？

全黑復電初期取載過程中調度員應就PV滲透率較低之饋線先行取載。

饋線PV發電量以裝置容量乘於一定因素，饋線復載以去年度最高負載乘於該 因素。

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

 目前含PV之饋線的全黑啟動後併網==>次優先併網

1.目前再生能源操作權責歸屬ADCC調度(運轉操作章則彙編1-7頁)，其背景是光能 多接於饋線，而風能雖許多接於69KV、161KV系統，但容量相較傳統電源均甚小 。

2.大型再生能源併網前後相關的風力發電預測、備轉容量、低頻電驛動作之復電 、全黑啟動….都已非ADCC能掌控，相關運轉操作章則彙編是否須修訂？ 。

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

 達到運轉調度安全==>修訂運轉操作章則彙編

1.針對運轉作業，蒐集教材與編印。

2.將教材逐漸納入常規運轉人員訓練。

3.大型再生能源加入前的運轉訓練。

肆、運轉人員對大型風場併網應有的認識

 運轉人員訓練==>人才為本，訓練本公司員工、再生能源業者從業員工