微电网内部包含再生能源系统、分散式电源,如微涡轮机、燃料电池及各类负载组成,当处于孤岛运转时,其电力潮流方向、系统暂态现象、电力品质分析及保护协调机制,均与传统电网的需求不同。
目前核研所开发的微电网叁相潮流解析法,适用于低电压、高R/X比的叁相不平衡系统或电压控制型匯流排过多的微电网系统,不论于微电网在併网或孤岛运转下,皆能保持强健性及快速收敛、求解的效果。另外,为分析微电网併网、孤岛及N-1事件时的系统暂态响应,核研所亦已建立高聚光太阳能电池(HCPV)、风力机组、电力转换器及电子负载等微电网细部元件的数学模型。
由于再生能源使用的电力转换器大多含有电容及电感元件,容易产生系统谐波,因而也须建构微电网系统主要元件谐波时域模型,并开发微电网于併网与孤岛不同状态的叁相谐波潮流与不平衡分析,以确保微电网电力品质。现阶段,业界已运用主动式电力滤波器(APF),改善微电网系统中谐波滤除、无效通滤补偿、功率因数修正与负载平衡等问题,并实现微电网电力品质监控平台;核研所正在研发中的微电网系统亦可支援上述功能。
此外,微电网所需的电力保护机制亦与传统电力系统不同,业者须导入具可扩充与随插即用(Plug-and-Play)的模组化微电网保护协调机制,同时还要依据微电网区域串、併联形式,开发微电网内部发生故障时的电源-负载配置(Configuration)方法,减少微电网内部故障时须卸除的负载量,并配合卸载计画提高供电可靠度。
强化微电网能源管理通讯/储能系统扮要角
至于微电网控制与管理方面,其监控介面与即时量测系统(图5)须确保各区域系统讯号的同步性、正确性与精确度,并于系统介面上设定与执行情境测试步骤,截取即时量测波形资料,做为故障侦测演算法、谐波频谱分析与卸载策略开发的依据。

图4 微电网监控介面与即时量测系统