能源知識庫

重點摘述

為因應高滲透再生能源發電系統出力變動，對系統頻率與饋線電壓的衝擊影響，世界各國電業逐漸重視智慧變流器於電網中的功能與應用。其中，美國國家電網(National Grid)電力公司也於2009年開始進行太陽光電智慧變流器建置測試計畫，本文汲取該公司智慧變流器實際運轉的經驗，提供國內相關單位進行參考，以利推動後續國內智慧變流器之應用發展。

預期效益及目標

1.降低再生能源併網成本

2.提升電網電力品質及供電可靠度

3. 評估瞭解智慧變流器於不同系統情境下之效益及運轉情形

智慧變流器運轉測試結果

1. 電壓-虛功控制模式-Haverhill 1MW太陽光電廠址

圖1為智慧變流器在是否運轉為電壓-虛功控制模式下的太陽光電系統運轉電壓情形，從中可發現到，當太陽光電系統未啟動電壓-虛功控制模式而運轉在功率因數1.0時，系統電壓較高且變動的幅度較為劇烈(如橘色曲線所示)；而當系統運轉在電壓-虛功控制模式時，智慧變流器會不斷地根據運轉電壓情形來調節其虛功輸出，因此系統電壓不會較低且變化程度較為緩和(如藍色曲線所示)。

圖1 Haverhill太陽光電系統變流器輸出端的電壓變化曲線

2.功率因數控制模式- Cedarville 1.7MW太陽光電廠址

圖2為在為不同的太陽光電系統輸出功率下，配電饋線的電壓分佈情形，在(a)圖中，可發現到在功率因數運轉於1.0的情況下，當太陽光電系統輸出超過額定值之60%~70%時，配電饋線上即有不少節點的電壓就會超過1.05p.u的限制標準；相反地，若利用智慧變流器維持運轉功率因數為0.97(落後)，即便太陽光電系統輸出已達額定值之80%，配電饋線上絕大多數節點的電壓仍在限制標準內。

(a)運轉功率因數為1.00

(b) 運轉功率因數為0.97(落後)

圖2 不同太陽光電系統輸出功率下的配電饋線電壓分佈

面臨障礙

1.與智慧變流器間無法有效通訊

2.如何評估智慧變流器輔助服務價值以給予再生能源業者適當補償

總結及未來發展

由國家電網電力公司的運轉試驗結果，可發現利用智慧變流器的電壓-虛功、功率因數等控制模式來調節太陽光電系統的輸出確實可改善其併網所造成的電力品質問題，此將有助於更多的再生能源併聯至電網。然而，該公司目前也遇到通訊、輔助服務價值補償評估等問題，其將是智慧變流器發展上需克服解決的議題。