智慧型配電系統設計與實務數位資訊平台课件

智慧電網數位學習平台發展 指導教授 黃文良研究生 洪永哲 簡報大綱 發展背景與目標智慧電網的功能及特色智慧電網技術發展與挑戰智慧電網有關之課程及學習平台結論參考資料 發展背景與目標 一個傳統電網包括三個主要的子系統 發電 各電廠 輸送系統 輸配電網路 終端用戶 住宅 商業建築 工業設施及其他 發展背景與目標 現今增加的需求包括 再生能源發電電動車能源儲存系統用戶端的智能化及動態控制網際網路及通信系統的高度發展 傳統電源供應系統與智慧型電網架構 傳統電源供應系統 智慧型電網 發展背景與目標 目標是改造現有電網進入智慧能電網以提供可靠 高品質的電力以環保和可持續的方式給數位化社會 目標是現有和新興的能源效率技術應用與結合 可再生能源的整合 需求響應 大範圍的監測和控制 自我修復 高壓直流輸電 彈性的交流輸電系統 FACTS 等等 智慧電網是 智慧電網 是指輸電和配電系統 結合傳統的元件和尖端電力工程 先進的感應和監測技術 資訊技術和通信設備提供更好的網路性能 並賦予廣泛的額外服務給客戶 WhatWilltheSmartGridBeLike 緊密地整合可再生能源除了核能 煤 水力 石油及天然氣發電之外 將還有太陽能 風力 生質能 潮汐以及其他可再生的能源 智慧型電網將不只支援集中式的 大規模的電廠及能源站 同時也支援住宅規模般分散漫布的能源 此再生及綠色能源將無縫地整合進入主要電網中 WhatWilltheSmartGridBeLike 能源儲存的擴張快速響應的蓄電池能源儲存系統 BESSs 近來的發展 以及電壓轉換裝置 VSCs 已經驗證明電能儲存的潛在收益與前景 WhatWilltheSmartGridBeLike 成長中的移動性負載與資源許多與未來智慧型電網聯結的負載與資源將不再是淨止的 蓄電池科技的重要進展是插電式的電動車 EVs 的商業化 Evs所表現的將不但是移動性負載而且也是潛在能源 WhatWilltheSmartGridBeLike 電力的分配分散式電源 DG 來自太陽能 燃料電池 小型風力機及其他能源 和能源儲存 蓄電池 熱及水力 是無所不存在於智慧電網中 能源供應的多樣性 可縮減對集中式化石燃料電廠的需求 增加能源供應的裕度及系統的可靠性 從可再生能源產生電能的分配還可增加電網在面對大規模故障 例如 全黑 的彈性 WhatWilltheSmartGridBeLike 可控制性的新層面架構於固態電子技術的限電流及電流啟斷裝置將可保護重要的電網設施及隔離故障 架構於電力電子的變壓器將會是普及的 彈性交流輸電系統 FACTS 技術將允許系統運轉人員去決定電力潮流由較有效率的路徑傳送 並尋求最佳電力產品的排列及組合 WhatWilltheSmartGridBeLike 電網的即時感應性大量的感應器部署將連續地蒐集終端用戶的消費資料 氣候資料及設備的現狀和操作狀態並即時對當前實際的配電及輸電線路潮流進行計算 此資訊將被經由非常有效的 彈性的 開放的 但是保密的 雙向通信基礎建設到達電網的任何一點 以便使用於監視電網的狀態 預測下一部將發生的事及發展最佳化的控制策略 WhatWilltheSmartGridBeLike 智慧的設備及電網友善化應用終端用戶的設備不再是啞巴裝置的組合 而將是以互動且聰明節點的方式存在智慧電網中 它們將自動且相互作用的蒐集電網的資訊 以便於決定插電式電動車的充放電週期 排列洗衣機與烘乾機的週期 以及HVAC運轉的最佳化且不犧牲原來的舒適度 WhatWilltheSmartGridBeLike 直流電源的重現材料 電力電子以及感應技術的進步 將改變智慧電網的設計與運轉樣式 高壓直流輸電可將偏遠處或離岸處的乾淨及可再生能源發電站連結至電網 混合式配電電網 AC DC 系統的建築將使電網更有彈性亦更可靠 WhatWilltheSmartGridBeLike 即時有智慧的配電在智慧電網中 先進的電網監測 最佳化和電網設施的操作狀態追蹤及控制應用 並計算它的額定 負載與資源的動態平衡 以便能即時將能源的傳輸在有效率且安全的狀況下發揮到極致 增加電業與用戶間的相互作用 此也意味著需求是動態的不是靜止的 智慧電網的功能及特色 自癒的功能 激發客戶對能源需求響應的積極性 提供21世紀需要的電力品質 啟動新的產品 服務和市場機制 容納所有發電和存儲選項 優化資產利用率和運行效率 對應物質及網路攻擊的彈性化運轉 智慧型電網的特色 美國的觀點 智慧電網的功能及特色 智慧型電網的特色 台灣的觀點 智慧電網技術發展 我們可以找出在這個系統中的必要四個基本構件 一個感應器系統 測量系統的狀態 通信基礎設施 控制算法 執行器更改此物理系統所需要的 所有智能功能工作都需要的四個組成部分 智慧電網技術發展 這四個基本構件可以很容易地映射到電力系統上 如下表 智慧電網技術發展 建置智慧型電網的4個不可或缺的層面 智慧電網技術發展 一些應用實例詳列如下 微電網的控制與調度干擾的偵測與防護措施設備的監測與診斷系統大區域的監測 保護及控制線上系統事件判別與警報電力振盪監測與抑制電壓與無效功率的最佳化 智慧電網技術發展 一些應用實例詳列如下 續 電壓脆弱性崩潰的偵測自激的供電中斷的偵測與恢復智慧化負載平衡與饋線重新配置自我設定及自適應的保護電驛終端用戶的能源管理系統電力的動態補償 使用儲能系統及電壓轉換器 智慧電網技術發展 智慧型電網的通信基礎建設 智慧電網技術發展 資訊科技應用於智慧電網的電壓等級 智慧電網的挑戰 主要的挑戰歸納總結如下 放鬆管制並釋放出前所未有的跨區域電網能源交易 呈現此系統沒有設計來處理的電力潮流方案及不確定性 在可再生能源日益滲透的未來系統中增添能源供應的不確定性 同時由於發電站位偏遠的地理位置 為現有的基礎電力設施上造成壓力 智慧電網的挑戰 高度數位化的社會 仰賴和需要高品質及高可用性的能源供應 進一步說明電網無論是物質性或網路資產的恐怖攻擊威脅 當前的迫切需要 實現經濟持續成長並透過節約能源以減少對環境的衝擊 例如 切換到綠色和可再生能源 我們能滿足這一目標以提高能源使用效率 降低尖峰用電需求 並極盡最大限度地使用可再生能源 智慧電網的挑戰 技術性議題故障電流責任分界點穩態電壓變動率諧波問題電壓調節配電系統異常情況下之系統調度非計畫性系統單獨運轉 智慧電網的挑戰 先進模擬平台簡介 配電分析模式必須改變 智慧電網有關之課程 智慧電網有關之課程電力系統工程及分析電機機械線性控制系統及下列選修課程配電工程與智慧電網發電工程 運轉及控制 電力電子 智慧電網數位學習平台建置 使用具有資料庫之架站軟體如Moodle XOOPS Joomla 等建置一網路平台 提供電機專業人員充實面對未來電網所須具備之知識 內容如下列所示 智慧電網技術及應用乾淨能源系統與電網的整合配電系統工程與智慧電網能源儲存技術與應用電網與再生能源的電力系統模擬分析工具 MATPOWER OpenDSS GridLAB D 電力併網控制系統及應用先進電力電子 FACTS及HVDC 系統及應用 Conclusion 智慧型電網將幫助世界管理需求的成長 節約能源 最大限度地提高設施利用率 提高電網安全性和可靠性 並減少其碳足跡 供電 需求 電力潮流及儲能的可控制技術 提供了工具 經由智能控制運算再執行結論 從而創造價值 REFERENCES 溫榮弘譯 智慧型能源 日經BP社 晶靈國際股份有限公司 2010溫賀譯 智慧型能源系統核心技術 日經BP社 晶靈國際股份有限公司楊崇和 王耀村 啟用整合分散式再生能源技術之應用考察 行政院及所屬各機關 台灣電力公司 出國報告http nova ee nthu edu tw ems S v33sne55igqvkwzth5pzfj2j menu intelli power archi guest aspxhttp en wikipedia org wiki Smart grid REFERENCES Reed G F andW E Stanchina 2010 Smartgrideducationmodelsformodernelectricpowersystemengineeringcurriculum PowerandEnergySocietyGeneralMeeting 2010IEEE Dugan R C andT E McDermott 2011 Anopensourceplatformforcollaboratingonsmartgridresearch PowerandEnergySocietyGeneralMeeting 2011IEEE Zimmerman R D S Murillo etal 2011 MATPOWER Steady StateOperations Planning andAnalysisToolsforPowerSystemsResearchandEducation PowerSystems IEEETransactionson26 1 12 19 REFERENCES S