本論文研討未來台灣2025年台電系統線路情境下，不同再生能源發電量下，觀察其系統穩態電壓與負載潮流，並執行發電機組跳脫事故，以觀察系統頻率響應與傳統發電機組響應，此外，也應用智慧變流器之實功調控功能，提出不同「棄光」調控策略，探討其對系統遭遇事故時之改善影響。本文運用PSS®E電力模擬軟體進行穩態與暫態模擬分析，並採用台電系統規劃處提供2025年台灣全島線路系統為背景架構，對高、中、低三種再生能源發電量情境，採用智慧變流器虛功自主調控模式，執行電力潮流模擬，並依照台電輸電系統準則觀察其電壓與負載是否符合規定，並執行三種發電機組跳脫事故，觀察不同再生能源佔比情境之系統頻率響應與傳統發電機組響應。同時，提出各種不同之太陽光電系統自主降低實功之「棄光」調控策略，模擬系統遭遇發電機組跳脫事故時，低頻觸發太陽光電系統輸出保留之容量，並觀察系統頻率響應與傳統發電機組響應，以探討策略對台電系統響應之改善。

This thesis discussed Taipower system in 2025, under different renewable energy generation, observe the system steady-state voltage and load flow, and executes the contingency of generator tripping to observe response of the system frequency and traditional generator set output.In addition,it also proposed different curtailment of PV power generation using the real power control function of the smart inverter to analyze improved impact on the system when it encounters an accident .
This thesis analyzes steady-state and transient simulation by using PSS®E power simulation software.The simulated situation is Taipower line system in 2025 provided by Taipower Department of System Planning,and set smart inverter in auto reactive power adjusting mode.It simulates three different cases with high, medium and low renewable power generation,and execute three types of generator set trip accidents,to to observe response of the system frequency and traditional generator set output with different renewable power generating.
Furthermore, several control strategy of curtailing PV power generation are proposed, when the system encounters the contingency of generator tripping, the low system frequency triggers the photovoltaic system output reserved capacity, then observes the system frequency response and traditional generator response to analyze the improvement of the strategy's response to the Taipower line system.

目錄
論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 viii
表次 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及目的 1
1.2 研究方法 3
1.3 論文章節概要 4
第二章 實驗模擬設置介紹 5
2.1 前言 5
2.2 再生能源系統模擬模型 6
2.2.1太陽光電系統模型 6
2.2.2風力發電機組模型 10
2.3 太陽光電系統輔助服務介紹 15
2.3.1智慧變流器介紹 15
2.3.2我國智慧變流器電壓及頻率設定自主調控功能 21
2.4 彰光PV案場調控與驗證 25
2.4.1彰光PV案場現場概況 25
2.4.2彰光案場輔助服務實測結果分析 27
第三章 台電系統模擬設置介紹 32
3.1 前言 32
3.2 未來台電供電系統模擬建置 34
3.2.1 台電輸電線路簡介 34
3.2.2 再生能源設置潛量預估 38
第四章 不同再生能源佔比對台電系統之影響 42
4.1 前言 42
4.2 模擬情境介紹 42
4.3 穩態潮流模擬分析 44
4.3.1 情境一 44
4.3.2 情境二 48
4.3.3 情境三 52
4.4 暫態事故模擬分析 56
4.4.1 Case 1A發電機組跳脫分析 57
4.4.2 Case 1B發電機組跳脫分析 63
4.4.3 Case 1C發電機組跳脫分析 69
4.4 小結 75
第五章 應用棄光策略對台電系統暫態響應之影響 77
5.1 前言 77
5.2 模擬情境介紹 77
5.3 暫態事故模擬分析 78
5.3.1 Case 2A暫態事故分析 80
5.3.2 Case 2B暫態事故分析 83
5.3.3 Case 2C暫態事故分析 86
5.3.4 Case 2A、2B、2C比較分析 89
5.3.5 Case 2D暫態事故分析 92
5.3.6 Case 2E暫態事故分析 95
5.3.7 Case 2D、2E比較分析 98
5.4 小結 101
第六章 結論及未來研究方向 102
6.1 研究結論 102
6.2 未來研究方向 104
參考文獻 105
附錄 107
模擬案例發電機組資料 107


圖次
圖2.1 PSS^® E 太陽光電系統模型連接圖 6
圖2.2 PSS^® E PVGU1模型控制方塊圖 7
圖2.3 PSS^® E PVEU1模型控制方塊圖 9
圖2.4 全電子式風力發電機連接電網示意圖 10
圖2.5 PSS^® E WT4各個模型連接圖 11
圖2.6 PSS^® E WT4G模型控制方塊圖 12
圖2.7 PSS^® E WT4E模型控制方塊圖 14
圖2.8智慧變流器需具備功能 16
圖2.9 PV變流器實功輸出降載控制流程 17
圖2.10 智慧變流器功率因數-實功調控模式PF(P)曲線 18
圖2.11 智慧變流器虛功-電壓調控模式Q(V)曲線 19
圖2.12 智慧變流器低電壓及高電壓穿越能力曲線 20
圖2.13 智慧變流器自主調控曲線 22
圖2.14 智慧變流器過電壓-虛功調控功能 23
圖2.15 智慧變流器過頻降載功能測試 24
圖2.16 彰光太陽光電案場地理位置 26
圖2.17 彰光PV系統發電設備系統連接示意圖 27
圖2.18 彰光案場功率因數調控實測結果輸出曲線圖 29
圖2.19 使用PSSE模擬台電系統2021年彰光案場功率因數調控的輸出曲線 21
圖2.20 彰光案場實功調控實測結果輸出曲線圖 30
圖2.21 使用PSSE模擬台電系統2021年彰光案場實功調控的輸出曲線 31
圖3.1 2019年台電系統發購電結構 32
圖3.2 2019年太陽光電案場分布圖 33
圖3.3 2019年風力發電案場分布圖 33
圖3.4台電供電系統簡介 35
圖3.5台電345kV輸電線路圖 36
圖3.6北、中、南345kV輸電線路區分圖 37
圖3.7 2025年再生能源案場預估配置 39
圖4.1 情境一345 kV輸電線路負載潮流簡圖 47
圖4.2 情境二345 kV輸電線路負載潮流簡圖 51
圖4.3 情境三345 kV輸電線路負載潮流簡圖 55
圖4.4 Case 1A 情境一 系統頻率響應圖 58
圖4.5 Case 1A 情境二 系統頻率響應圖 58
圖4.6 Case 1A 情境三 系統頻率響應圖 59
圖4.7 Case 1A 情境一 中火新G1-1機械功率輸出 59
圖4.8 Case 1A 情境二 中火新G1-1機械功率輸出 60
圖4.9 Case 1A 情境三 中火新G1-1機械功率輸出 60
圖4.10 Case 1A 三種情境系統頻率響應比較圖 61
圖4.11 Case 1A 三種情境系統頻率響應斜率比較圖 62
圖4.12 Case 1B 情境一 系統頻率響應圖 64
圖4.13 Case 1B 情境二 系統頻率響應圖 64
圖4.14 Case 1B 情境三 系統頻率響應圖 65
圖4.15 Case 1B 情境一 中火新G1-1機械功率輸出 65
圖4.16 Case 1B 情境二 中火新G1-1機械功率輸出 66
圖4.17 Case 1B 情境三 中火新G1-1機械功率輸出 66
圖4.18 Case 1B 三種情境系統頻率響應比較圖 67
圖4.19 Case 1B 三種情境系統頻率響應斜率比較圖 68
圖4.20 Case 1C 情境一 系統頻率響應圖 70
圖4.21 Case 1C 情境二 系統頻率響應圖 70
圖4.22 Case 1C 情境三 系統頻率響應圖 71
圖4.23 Case 1C 情境一 中火新G1-1機械功率輸出 71
圖4.24 Case 1C 情境二 中火新G1-1機械功率輸出 72
圖4.25 Case 1C 情境三 中火新G1-1機械功率輸出 72
圖4.26 Case 1C 三種情境系統頻率響應比較圖 73
圖4.27 Case 1C 三種情境系統頻率響應斜率比較圖 74
圖4.28發電機組跳脫量與系統最低頻率關係圖 76
圖5.1 Case 2A系統頻率響應圖 81
圖5.2 Case 2A中火新G1-1機械功率響應圖 81
圖5.3 Case 2A彰光PV案場電功率輸出響應圖 82
圖5.4 Case 2B系統頻率響應圖 84
圖5.5 Case 2B中火新G1-1機械功率響應圖 84
圖5.6 Case 2B彰光PV案場電功率輸出響應圖 85
圖5.7 Case 2C系統頻率響應圖 87
圖5.8 Case 2C中火新G1-1機械功率響應圖 87
圖5.9 Case 2C彰光PV案場電功率輸出響應圖 88
圖5.10 Case 2A、2B、2C 系統頻率響應比較圖 90
圖5.11 Case 2A、2B、2C中火新G1-1機械功率響應比較圖 91
圖5.12 Case 2D系統頻率響應圖 93
圖5.13 Case 2D中火新G1-1機械功率響應圖 93
圖5.14 Case 2D彰光PV案場電功率輸出響應圖 94
圖5.15 Case 2E系統頻率響應圖 96
圖5.16 Case 2E中火新G1-1機械功率響應圖 96
圖5.17 Case 2E彰光PV案場電功率輸出響應圖 97
圖5.18 Case 2D、2E 彰光PV案場電功率輸出響應比較圖 97
圖5.19 Case 2D、2E中火新G1-1機械功率響應比較圖 100



表次
表2.1 PSS^® E PVGU1模型參數表 7
表2.2 PSS^® E PVEU1模型參數 8
表2.3 PSS^® E WT4G模型參數表 12
表2.4 PSS^® E WT4E模型參數表 13
表3.1 2025年PV裝置預估量 40
表3.2 2025年風機裝置預估量 41
表4.1 再生能源發電占比情境 43
表4.2 情境一各區域之再生能源及發電機組總發電量 44
表4.3 情境一345kV負載電壓最高之匯流排 45
表4.4 情境一345kV負載電壓最低之匯流排 46
表4.5 情境一161kV負載電壓最高之匯流排 46
表4.6 情境一161kV負載電壓最低之匯流排 46
表4.7 情境二各區域之再生能源及發電機組總發電量 48
表4.8 情境二345kV負載電壓最高之匯流排 49
表4.9 情境二345kV負載電壓最低之匯流排 50
表4.10 情境二161kV負載電壓最高之匯流排 50
表4.11 情境二161kV負載電壓最低之匯流排 50
表4.12 情境三各區域之再生能源及發電機組總發電量 52
表4.13 情境三345kV負載電壓最高之匯流排 53
表4.14 情境三345kV負載電壓最低之匯流排 54
表4.15 情境三161kV負載電壓最高之匯流排 54
表4.16 情境三161kV負載電壓最低之匯流排 54
表4.17 機組跳脫模擬案例 56
表4.18 Case 1A 三種情境數據 57
表4.19 Case1 B 三種情境數據 63
表4.20 Case 1C 三種情境數據 69
表4.21 最低頻率統整表 75
表5.1棄光調控運轉模擬事例 79
表5.2 Case 2A、2B、2C系統頻率響應資料表 90
表5.3 Case 2A、2B、2C中火新G1-1機械功率響應資料表 91
表5.4 Case 2D、2E系統頻率響應資料表 99
表5.5 Case 2D、2E中火新G1-1機械功率響應資料表 100
表附.1 第四章台電傳統發電機組資料 108
表附.2 第四章IPP發電機組資料 113
表附.3 第四章風力發電案場資料 115
表附.4 第四章太陽能光電案場資料 118
表附.5 第五章台電發電機組資料 124
表附.6 第五章IPP發電機組資料 129
表附.7第五章風力發電案場資料 131
表附.8第五章太陽能光電案場資料 134

參考文獻
[1]. 行政院院長 賴清德 「能源政策專案報告」立法院第9屆第5會期 中華民國 107 年 5 月 4 日
[2]. 陳朝順，林嘉宏，許振廷，辜德典，「再生能源控制建置與效益研究」義守大學，中華民國108年1月。
[3]. 亞思科技 PSS®E 輸電系統衝擊分析軟體 產品概述
http://www.astek-tw.com/product/psse/
[4]. PSS®E 32.05 Program Application Guide, Siemens Energy, Inc., Power Technologies International.
[5]. EnergyTrend, 「台灣綠能發展-國土規劃與綠能資金是問題焦點」, http://technews.tw/2016/02/19/taiwan-green-energy-development/。
[6]. 台電期末報告，「擴大配電規劃需求功能整合應用研究」，104年10月。
[7]. 台灣電力股份有限公司，再生能源概況，中華民國109年03月06日，檢自
https://www.taipower.com.tw/TC/page.aspx?mid=204
[8]. 台灣電力股份有限公司，台電供電系統簡介，中華民國108年1月3日，檢自https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=211&cid=342&cchk=c5e75b3b-8b71-4c21-9245-2ecc120d49f2
[9]. 施政計畫業務統計及研究報告，主動公開資訊，政府資訊公開，中華民過內政部營建署，檢自http://t.cn/RdJunxZ。
[10]. 綠能屋頂，太陽光電單一服務窗口，經濟部能源局，中華年國107年2月，檢自https://www.mrpv.org.tw/index.aspx。
[11]. 台灣電力股份有限公司，「台灣電力股份有限公司輸電系統規劃準則」，中華民國104年。
[12]. 台灣電力股份有限公司，「再生能源發電系統併聯技術要點」，中華民國107年
[13]. 台灣電力股份有限公司，「電力系統運轉操作章則彙編」，中華民國106年
[14]. EPRI, “Specification for Smart Inverter Interactions with the Electric Grid Using International Electrotechnical Commission 61850”, Oct 13, 2010
[15]. INTERNATIONAL ENERGY AGENCY” Getting Wind and Sun onto the Grid ",2017
[16]. Aminul Huque, PhD,Principal Technical Leader,” Benefits of Smart Inverters, Application of Smart Inverters” EPRI, February 17, 2017
[17]. Mateusz Andrychowicz ; Blazej Olek “Energy storing vs. generation curtailment — The measures for controlling renewable generation”,IEEE, 6-9 June 2017