淺談如何解決微電網并網的效益問題

　　圖4 微電網靜態(tài)開關重新併網的內、外電網電壓同步波形。

　　目前核電所微電網已完成前述具主動式孤島偵測技術的靜態(tài)開關、實虛功率輸出控制的雙向功率轉換器、電流源轉換電壓源平穩(wěn)切換技術，及具有低電壓穿越功能的再生能源電力轉換器等設備開發(fā)及功能測試。

有別傳統(tǒng)電網　微電網電力系統(tǒng)大改造

　　微電網內部包含再生能源系統(tǒng)、分散式電源，如微渦輪機、燃料電池及各類負載組成，當處于孤島運轉時，其電力潮流方向、系統(tǒng)暫態(tài)現(xiàn)象、電力品質分析及保護協(xié)調機制，均與傳統(tǒng)電網的需求不同。

　　目前核研所開發(fā)的微電網叁相潮流解析法，適用于低電壓、高R/X比的叁相不平衡系統(tǒng)或電壓控制型匯流排過多的微電網系統(tǒng)，不論于微電網在併網或孤島運轉下，皆能保持強健性及快速收斂、求解的效果。另外，為分析微電網併網、孤島及N-1事件時的系統(tǒng)暫態(tài)響應，核研所亦已建立高聚光太陽能電池（HCPV）、風力機組、電力轉換器及電子負載等微電網細部元件的數(shù)學模型。

　　由于再生能源使用的電力轉換器大多含有電容及電感元件，容易產生系統(tǒng)諧波，因而也須建構微電網系統(tǒng)主要元件諧波時域模型，并開發(fā)微電網于併網與孤島不同狀態(tài)的叁相諧波潮流與不平衡分析，以確保微電網電力品質?，F(xiàn)階段，業(yè)界已運用主動式電力濾波器（APF），改善微電網系統(tǒng)中諧波濾除、無效通濾補償、功率因數(shù)修正與負載平衡等問題，并實現(xiàn)微電網電力品質監(jiān)控平臺；核研所正在研發(fā)中的微電網系統(tǒng)亦可支援上述功能。

　　此外，微電網所需的電力保護機制亦與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不同，業(yè)者須導入具可擴充與隨插即用（Plug-and-Play）的模組化微電網保護協(xié)調機制，同時還要依據微電網區(qū)域串、併聯(lián)形式，開發(fā)微電網內部發(fā)生故障時的電源-負載配置（Configuration）方法，減少微電網內部故障時須卸除的負載量，并配合卸載計畫提高供電可靠度。

　　強化微電網能源管理　通訊/儲能系統(tǒng)扮要角

　　至于微電網控制與管理方面，其監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)（圖5）須確保各區(qū)域系統(tǒng)訊號的同步性、正確性與精確度，并于系統(tǒng)介面上設定與執(zhí)行情境測試步驟，截取即時量測波形資料，做為故障偵測演算法、諧波頻譜分析與卸載策略開發(fā)的依據。

　　圖5 微電網監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)

　　此舉將有助實現(xiàn)微電網生活化應用，透過建置家庭微電網監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)，并開發(fā)負載用電與再生能源發(fā)電量預測演算法，結合儲能系統(tǒng)、電動車與未來時間電價機制，就可進行市電、負載、儲能系統(tǒng)與再生能源的電力調度，滿足用戶節(jié)能需求。

　　未來，微電網將結合IEC-61850、電力線通訊（PLC）、ZigBee及無線區(qū)域網路（Wi-Fi），與多區(qū)域微電網或臺電配電自動化平臺做連結，建立混合式通訊介面于微電網監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)，以達成併網及多區(qū)域供電調度功能。

　　除通訊技術外，電網級儲能系統(tǒng)亦是微電網電能管理重要的一環(huán)，供應商須整合儲能與微電網監(jiān)控介面、即時量測系統(tǒng)，才能在不同的微電網運轉模式下達成動態(tài)電力調節(jié)，以確保微電網供電品質。然而，新電池的開發(fā)與復合系統(tǒng)的應用，除須研發(fā)新的化學配方研發(fā)與結構設計外，還須進行其特性與應用測試，因此測量、評估與分析各種儲能技術是發(fā)展電網級儲能系統(tǒng)