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分散式電源併聯配電
系統之典範情境研析
報告人：許振廷
南台科技大學 電機系
中華民國九十八年十月一日
內 容







前言
分散式電源
分散式電源併接配電系統的規範
分散式電源對配電系統之典範情境規劃
分散式電源對配電系統的衝擊分析方法
分散式電源併聯配電系統之典範情境模擬
結論與建議
分散式電源
分散式電源(distributed generation, DG)可分為再
生能源與非再生能源發電，再生能源發電包括風力
、太陽能、小水力、生質能、潮汐等發電系統，而
非再生能源發電包括汽電共生、燃料電池、微渦輪
機等發電系統。大部份DG之設備容量較小，所以會
與電力公司之配電系統互相併聯。
集中型大發電廠
G
輸
配電系統
負載
G
G
電
配電系統
負載
IG
系
統
配電系統
負載
DG
SG
配電系統
負載
DG
DG
DG與配電系統併聯的優點
DG與配電系統併聯的影響
Static Power
Converter
PV, Wind power
Micro turbine
Fuel cell
分散式電源併接配電系統的規範
1. 發電設備總容量
SG<100kW
低壓單相三線110V/220V 或三相三線220V
100kW≦SG <500kW
三相四線220V/380V
500kW≦SG <10,000kW
11.4kV
10,000kW≦SG <20,000kW
22.8kV
2. 躉售電力
併接於11.4kV 者，最大躉售電力不得超過5,000kW；
併接於22.8kV 者，最大躉售電力不得超過10,000kW。
3. 故障電流
發電機組加入後，系統三相短路電流應小於10kA。
4. 電壓變動
正常電壓變動率應維持在± 5%以內(新版修改至±2.5%以內) 。
5. 功率因數
(1) 日間（a） 同步發電機型者：應保持在85%滯後至100﹪之間。
（b） 感應發電機型者：應保持在85%滯後至95%超前之間。
(2) 深夜期間及假日應儘量維持100%。
分散式電源併接配電系統的規範
6. 諧波管制
總諧波電流失真百分比須低於5%以下，各次諧波電流百分比亦須符合「電力系統諧
波管制暫行標準」 。
7. 三相不平衡
台電目前並未對三相不平衡做規範，但新版將規定以單相電力轉換器連接時，其最大
裝置容量不得超過20 kVA；若以三相併聯者，則各相間不平衡容量不得大於5kVA。
8. 逆送電力
併接於高壓配電系統者，不得產生逆送電力至輸電系統。
但部份地區如符合下列規定時，則可允許逆送至輸電系統電力容量以不超過併接
主變壓器額定容量之10%(新版放寬到30%)
(1) 再生能源發電業者需以專線併接於主變壓器二次側(11.4kV或22.8kV)匯流排。
(2) 再生能源發電系統其併接點之電壓變動率應維持在±2.5%內。
9. 電力轉換器
使用靜態電力轉換器之分散式電源，其電力轉換器需符合相關規定，在IEEE 1547之
併聯規範中，建議當輸出電壓超過0.88pu~1.1pu之範圍時，電力轉換器自動關閉。
分散式電源對配電系統之典範情境規劃
1. 太陽光電 (16種事例)
2. 風力發電 (24種事例)
3. 小水力發電 (24種事例)
4. 汽電共生 (30種事例)
各典範情境考量DG的併接位置、運轉功因與饋線電壓及
系統狀態
此外，在本研究中亦規劃風力與太陽光發電二種模式的
組合同時設置於饋線上，依照每小時的風速與日照度，
推估風力發電與太陽光發電的大小，進一步分析其對饋
線電壓變化的影響。
含太陽光電之配電系統典範運轉事例
項次
典範事例
系統狀態
饋線電壓
(kV)
太陽光電
併接位置
太陽光電
運轉功因
1
P1pE1
尖峰
11.4
集中式末端
1.0
2
P1opE1
離峰
11.4
集中式末端
1.0
3
P1pM1
尖峰
11.4
集中式中間
1.0
4
P1opM1
離峰
11.4
集中式中間
1.0
5
P1pS1
尖峰
11.4
集中式前端
1.0
6
P1opS1
離峰
11.4
集中式前端
1.0
7
P1pD1
尖峰
11.4
分散式
1.0
8
P1opD1
離峰
11.4
分散式
1.0
9
P2pE1
尖峰
22.8
集中式末端
1.0
10
P2opE1
離峰
22.8
集中式末端
1.0
11
P2pM1
尖峰
22.8
集中式中間
1.0
12
P2opM1
離峰
22.8
集中式中間
1.0
13
P2pS1
尖峰
22.8
集中式前端
1.0
14
P2opS1
離峰
22.8
集中式前端
1.0
15
P2pD1
尖峰
22.8
分散式
1.0
16
P2opD1
離峰
22.8
分散式
1.0
含風力發電之配電系統典範運轉事例
項次
典範事例
系統狀態
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
W1pE1
W1pE2
W1opE1
W1opE2
W1pM1
W1pM2
W1opM1
W1opM2
W1pS1
W1pS2
W1opS1
W1opS2
W2pE1
W2pE2
W2opE1
W2opE2
W2pM1
W2pM2
W2opM1
W2opM2
W2pS1
W2pS2
W2opS1
W2opS2
尖峰
尖峰
離峰
離峰
尖峰
尖峰
離峰
離峰
尖峰
尖峰
離峰
離峰
尖峰
尖峰
離峰
離峰
尖峰
尖峰
離峰
離峰
尖峰
尖峰
離峰
離峰
饋線電壓
(kV)
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
11.4
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
22.8
風力發電
併接位置
末端
末端
末端
末端
中間
中間
中間
中間
前端
前端
前端
前端
末端
末端
末端
末端
中間
中間
中間
中間
前端
前端
前端
前端
風力發電
運轉功因
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
1.0
0.85
分散式電源對配電系統的衝擊分析方法
1. 負載潮流分析
執行負載潮流分析可確定在各種運轉狀況下之電壓變動率、逆送電力、線路電流與靜態
電力轉換器輸出電壓是否超出管制標準。
VkDG  Vk
V(%) 
 100%
Vk
2. 短路故障分析
同步發電機與感應發電機且直接與系統併聯的DG，依設備裝置容量與次暫態電抗計算
其所貢獻的故障電流大小。使用電力轉換器與台電饋線併聯的DG，則採用電力轉換器
額定電流的2倍大小做為其故障電流大小。可同時計算出併接點的短路容量與X/R比值。
3. 電壓閃爍分析
在IEC61400-21中，若有多部風機併接至共同點k，那這些風機在連續運轉狀態的閃爍
係數總和，可由下面的方程式來評估。


N WT
1
Pst 
  c i k , v a   S n , i 2
Sk
i 1
P
V10  st
3
分散式電源併聯配電系統之典範情境模擬
台電11.4kV典型配電系統簡化單線圖
其它饋線
B0
B1
2500m
台電
B2
2500m
B3
2500m
B4
2500m
S/S
主變壓器
主變壓器：25MVA、69kV/11.4kV、Z=9% 、 X/R=23.5 、 17個分接頭。
69kV側尖(離)峰短路容量：366MVA(293MVA)、X/R=8.5。
主幹線:477MCM 、 Z=0.131+j0.371(Ω/km) 、10km (B1~B4)。
系統尖(離)峰之負載量：20MW(5MW) (主變額定容量之80%與20%)
饋線尖(離)峰之負載量：每一匯流排1MW(0.25MW)
其它饋線尖(離)峰之負載量：16MW(4MW)。
負載功率因數： 0.96
尖峰時段，饋線口(B0)會投入一4Mvar之電容器組。
台電11.4kV典型配電系統運轉分析
匯流排
尖峰
電壓大小(pu)
離峰
電壓大小(pu)
故障
匯流排
尖峰故障
電流大小 (A)
B0
1.013
1.007
B0
8004
B1
0.993
1.002
B1
3682
B2
0.979
0.999
B2
2381
B3
0.969
0.996
B3
1758
B4
0.964
0.995
B4
1394
台電22.8kV典型配電系統簡化單線圖
其它饋線
B0
B1
2500m
台電
B2
2500m
B3
2500m
B4
2500m
D/S
主變壓器
主變壓器：60MVA、161kV/22.8kV、Z=17.3%、X/R=23.5、17個分接頭。
161kV側尖(離)峰短路容量：3550MVA(2840MVA)、X/R=8.5。
主幹線:500MCM XLPE電纜 、 0.0901+j0.1325(Ω/km) 、10km (B1~B4)。
系統尖(離)峰之負載量：48MW(12MW) (主變額定容量之80%與20%)
饋線尖(離)峰之負載量：每一匯流排2.4MW(0.6MW)
其它饋線尖(離)峰之負載量：38.4MW(9.6MW)。
負載功率因數： 0.96
台電22.8kV典型配電系統運轉分析
匯流排
尖峰
電壓大小(pu)
離峰
電壓大小(pu)
故障
匯流排
尖峰故障
電流大小 (A)
B0
1.012
1.014
B0
8003
B1
1.006
1.012
B1
6590
B2
1.002
1.011
B2
5565
B3
0.999
1.01
B3
4800
B4
0.997
1.01
B4
4212
含太陽光電之11.4kV配電系統運轉事例分析
其它饋線
B0
B1
2500m
台電
B2
B3
2500m
2500m
B5
B4
SPC
2500m
PV
升壓
變壓器
S/S
主變壓器
太陽光
電廠
太陽光電使用多組靜態電力轉換
器經升壓變壓器與台電併聯，電
力轉換器輸出電壓為三相220V。
升壓變壓器額定容量為全部電力
轉換器容量之1.25倍、額定電壓
220V/11.4kV、阻抗8%。
項次
典範事例
1
2
3
4
5
6
7
8
P1pE1
P1opE1
P1pM1
P1opM1
P1pS1
P1opS1
P1pD1
P1opD1
系統
狀態
尖峰
離峰
尖峰
離峰
尖峰
離峰
尖峰
離峰
太陽光電
併接位置
集中式末端
集中式末端
集中式中間
集中式中間
集中式前端
集中式前端
分散式
分散式
運轉
功因
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
太陽光電併接於饋線末端(B4)
事例
1
( P1pE1)
項目
2
(P1opE1)
備註
PV容量(MW)
7
2.5
7.5
3.6
發電設備容量不可
超過10MW
PV輸出功率
(MW/Mvar)
7/-0.4
2.5/0.2
7.5/-0.5
3.6/-0.2
最大躉售電力不得
超過5MW
最大線路電流(A)
304
103
349
164
主變壓器功率
(MW/Mvar)
13.2/2.8
17.6/1.9
-2.0/3.1
1.5/1.9
併接點電壓(pu)
1.013
0.988
1.045
1.020
併接點
電壓變動率(%)
5.1
2.49
5.0
2.51
線路額定容量為
590A
主變壓器容量為
25MVA且不可有逆
送潮流
電壓大小須維持在
0.95~1.05pu之間
最大電壓變動率不
可超過±5%或±2.5%
若電壓變動率限制為2.5%，最大併接容量為2.5MWp
若電壓變動率限制為5%，最大併接容量受到5MW躉售電力的限制
太陽光電併接於饋線中間(B2)
事例
項目
3
( P1pM1)
4
(P1opM1)
備註
PV容量(MW)
18.2
5.4
16.3
8
PV輸出功率
(MW/Mvar)
18.2/-1.1
5.4/0.3
16.3/-1.0
8.0/-0.5
最大線路電流(A)
757
135
757
359
主變壓器功率
(MW/Mvar)
2.9/6
14.7/2.2
-10.2/5.6
-2.8/2.6
併接點電壓(pu)
1.022
1.003
1.041
1.024
併接點
電壓變動率(%)
4.4
2.45
4.2
2.5
不論電壓變動率限制為5%或2.5%，
最大併接容量皆受到5MW躉售電力的限制
發電設備容量不可
超過10MW
最大躉售電力不得
超過5MW
線路額定容量為
590A
主變壓器容量為
25MVA且不可有逆
送潮流
電壓大小須維持在
0.95~1.05pu之間
最大電壓變動率不
可超過±5%或±2.5%
太陽光電以專線供電併接於饋線前端(B0)
由於分散式電源併接於饋線口時，對系統電壓影響較小，故改以
逆送至輸電系統潮流做為額定容量參考。
尖峰時( P1pS1)，以主變額定容量與額定容量的30%為限制，
最大的太陽光電容量分別為44.2MWp與27.6MWp。
離峰時( P1opS1)，以主變額定容量與額定容量的30%為限制，
則最大的太陽光電容量分別為29.5MWp與12.5MWp。
但是此二事例的躉售電力皆會超過5MW的限制。
太陽光電採取分散併接模式
事例
項目
7
( P1pD1)
8
(P1opD1)
備註
PV容量(MW)
2.3
1
2.4
0.6
發電設備容量不可
超過10MW
PV輸出功率
(MW/Mvar)
2.3/-0.1
1/-0.1
2.4/-0.1
0.6/-0.0
最大躉售電力不得
超過5MW
最大線路電流(A)
274
73
421
73
線路額定容量為
590A
2.6/1.6
主變壓器容量為
25MVA且不可有逆
送潮流
主變壓器功率
(MW/Mvar)
11/2.7
16.0/2.0
-4.3/3
4個併接位置(B1,B2,B3,B4)以饋線末端(B4)的電壓變動率最大
若電壓變動率限制為2.5%，最大併接容量為0.6MWp
若電壓變動率限制為5%，逆送潮流限制了最大併接容量為1.2MWp
含太陽光電之22.8kV配電系統運轉事例分析
集中式太陽光電
不論電壓變動率限制為5%或2.5%，最大併接容
量皆受到10MW躉售電力的限制。
分散式太陽光電(平均於饋線4個位置)
不論電壓變動率限制為5%或2.5%，最大併接容
量皆受到逆送潮流的限制，每個併接位置的最
大容量為3MWp。
含風力發電或小水力發電
之配電系統運轉事例分析
DG併接於11.4kV饋線
電壓變動率為5%，且DG運轉於功因1時，會受到5MW躉售電力的限
制；當DG功因0.85落後時，饋線末端與中間的最大併接容量分別為
2.2MVA與4.1MVA，於饋線前端則受到5MW躉售電力的限制。
電壓變動率為2.5%，且DG運轉於功因1時，饋線末端的最大併接容
量為2.5MW，於饋線中間與前端則受到5MW躉售電力的限制；當DG
運轉於功因0.85落後時，於饋線末端與中間的最大併接容量分別為
0.9MVA與2.0MVA，於饋線前端則受到5MW躉售電力的限制。
DG併接於22.8kV饋線
除了DG併接於饋線末端且運轉於功因0.85落後時，2.5%的電壓變動
率限制了最大併接容量為8.8MVA外，其他所有事例的分析皆受到
10MW躉售電力的限制。
結論與建議
分散式電源併聯配電系統典範情境模擬結果
本計劃規劃多種分散式電源併接於配電系統的可能運轉
狀況，各典範情境考量DG的種類、併接位置與運轉功因
，而台電配電系統則考量饋線電壓等級與系統尖離峰狀
態。然後依據配電系統對電壓大小、電壓變動率、逆送
潮流、躉售電力、線路熱容量、電壓閃爍與故障電流的
限制，執行負載潮流分析、短路故障分析與電壓閃爍計
算。由分析結果可知，最大DG併接容量受到躉售電力、
電壓變動率與逆送潮流的限制影響較大。
結論與建議
因應分散式電源併接配電系統的解決方案
1. 電壓控制
2. 電力潮流
3. 故障電流
4. 再生能源併聯管制規範
電壓控制
裝置線路電壓調整器、分散式電源虛功率控制、分散式電
源實功率控制、更換線路導線與建置專用線路等。
結論與建議
因應分散式電源併接配電系統的解決方案
電力潮流
分散式電源併接於配電系統後，有可能因為發電量過大而
造成線路超過本身的熱容量限制或出現逆送電力的現象。
在系統正常運轉情境下，上述改善電壓的措施亦可用於電
力潮流的控制。但是，降低發電量來達成電力潮流的控制
並非長期運轉的策略，配合電力公司正在推動的智慧型微
電網，裝置儲能設備的方案應會更符合未來的發展需求。
故障電流
增加系統設備阻抗、使用靜態電力轉換器、使用故障電流
限制器、配電網路重組與相關設備升級等
結論與建議
因應分散式電源併接配電系統的解決方案
(1)系衝分析的範圍可依分散式電源裝置容量大小來區隔。
(2) 最大發電設備總容量與躉售電力的限制。
(3)分散式電源運轉功因的規範。將來在智慧型電網的架構中
，應可於緊急狀況下控制分散式電源的虛功率輸出，以利系
統電壓的穩定。同樣的情況亦會發生在實功率的身上。
(4) 逆送電力至輸電系統的規範。
(5) 正常電壓變動率的規範。
報告完畢
敬請指教