基於最佳化電池管理之動態調頻控制策略

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姓名

賴佳辰(Jia-Chen Lai) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

基於最佳化電池管理之動態調頻控制策略
(Dynamic Frequency Regulation Control Strategy Based on Optimal Battery Management)

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摘要(中)

本文針對頻率補償與穩定相關之調頻服務以及各類輔助備轉服務進行研究及探討，並提出了一種基於最佳化電池管理系統策略的自動頻率控制演算法，演算法包含兩種模式：一般自動頻率控制模式和基於電池充放電管理策略的改良模式，並透過Matlab Simulink模擬實際場域之能源管理系統，模擬能源管理系統在市電頻率訊號變動的情況下，將能夠依據調頻備轉輔助服務之調度曲線，執行應輸出/入之功率，實現穩定市電頻率目的，維持電力品質，驗證所提出之演算法的有效性及可行性，並在某公司實驗案場中實踐演算法測試，也討論了使用的通信協議和台電要求之性能測試方法。
最後，比較和分析兩種模式的演算法，展示改良模式的優勢，確保在電池頻繁操作的情況，不僅讓系統穩定，也減少對電池的危害。

摘要(英)

This thesis focuses on the research and exploration of frequency compensation and stabilization related to frequency regulation services and various auxiliary reserve services. An automatic frequency control algorithm based on optimized battery management system strategies is proposed, which includes two modes : a general automatic frequency control mode and an enhanced mode based on battery state of charge management strategy. The effectiveness and feasibility of the proposed algorithm are verified through simulation of an actual energy management system using Matlab Simulink. The simulation demonstrates that the energy management system can execute the scheduled curve of frequency regulation and reserve assistance services, output/input the required power according to the changes in the power grid frequency signal, and achieve the goal of stable power grid frequency and maintain power quality. The communication protocols used and the performance testing methods required by the Taiwan Power Company are also discussed.
Finally, the two modes of the algorithm are compared and analyzed to demonstrate the advantages of the enhanced mode, which ensures stable system operation and reduces harm to the battery in the case of frequent battery operation.

關鍵字(中)

★ 輔助服務
★ 自動頻率控制
★ 能源管理系統
★ 微電網系統
★ 儲能系統
★ 電池管理策略

關鍵字(英)

★ auxiliary services
★ automatic frequency control
★ energy management system
★ microgrid system, energy storage system
★ energy storage system
★ battery management strategy

論文目次

論文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XIV
第一章緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 文獻探討 2
1.3 論文大綱 3
第二章動態調頻輔助服務及各類輔助服務 5
2.1 調頻備轉輔助服務 6
2.1.1 動態調頻輔助服務 8
2.1.2 靜態調頻輔助服務 10
2.2 電能移轉複合動態調節備轉容量 11
2.3 即時備轉輔助服務 13
2.4 補充備轉輔助服務 14
2.5 服務品質指標 14
2.6 各類輔助服務收益算法 17
第三章基於最佳化電池管理系統策略之自動頻率控制演算法 20
3.1 一般自動頻率控制模式 20
3.2 基於電池SOC管理策略之改良型自動頻率控制模式 24
第四章國立中央大學實際場域之能源管理系統模擬 31
4.1 國立中央大學實際場域之規格介紹 31
4.2 國立中央大學實驗場域之系統模擬建置 33
4.3 CASE (I) 一般自動頻率控制模式 41
4.3.1 模擬情境一 44
4.3.2 模擬情境二 47
4.4 CASE (II) 基於電池SOC管理策略之改良型自動頻率控制模式 50
4.4.1 模擬情境一 50
4.4.2 模擬情境二 53
第五章實際自動頻率控制演算法之驗證 56
5.1 場域系統架構 56
5.2 場域硬體規格介紹 56
5.2.1 功率調節系統 57
5.2.2 交流頻率電表 60
5.2.3 UMDMP直流多功能短殼數位電表 62
5.2.4 電池管理系統 62
5.3 通訊協定 69
5.3.1 Modbus RTU 69
5.3.2 Modbus TCP/IP 73
5.4 位元組順序 74
5.4.1 Big/Little-Endian 75
5.4.2 Big/Little-Endian Byte Swap 76
5.5 性能測試 78
5.5.1 步階輸出/輸入測試 79
5.5.2 頻率掃描測試 81
5.5.3 額定功率放電時間測試 85
5.5.4 線上測試 88
5.6 具電池 SOC 管理能力自動頻率控制演算法之驗證 88
5.6.1 一般自動頻率控制模式模擬結果 88
5.6.2 基於電池 SOC 管理策略之改良型自動頻率控制演算法模擬結果 93
5.7 二種演算法比較 97
5.7.1 一般自動頻率控制模式模擬結果 97
5.7.2 基於電池SOC管理策略之改良型自動頻率控制模式模擬結果 101
5.7.3 二者SOC變化之比較 104
第六章結論與未來研究方向 106
6.1 結論 106
6.2 未來研究方向 107
參考文獻 108

參考文獻

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[4] 台灣電力公司, 台電公司電力交易平台資料下載之公開說明會, 民國112年,
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[17] Wikipedia, Modbus,
[Online]. Available:https://zh.wikipedia.org/zh-tw/Modbus

指導教授

陳正一(Cheng-I Chen)

審核日期

2023-7-18

推文