電力工程 102 年策略規劃與問題解決(依類科命題)考古題

近年來由於人類文明高度發展，大量使用石化燃料，造成自然環境嚴重破壞與溫室 效應，使得各國開始致力研究再生能源以取代石化燃料。在各種再生能源系統中， 太陽光伏系統吸引了許多研究人員的青睞。但此類系統皆為低電壓直流電源，應用 上必須依靠高升壓比直流轉換器將其轉換為適合的電壓準位，以滿足後級反流器提 供交流輸出或併聯市電，然而實務上傳統式的升壓型轉換器並不易達到足夠的升壓 比，另外基於安全規範，許多系統也需做電氣隔離，因此使得太陽光伏系統尚無法 廣泛的應用。試就此問題擬訂一個可以改善的計畫，並評估其可行性與實施成效， 使能得到具備高升壓比之轉換器，以作為此類能源應用之介面。（25 分）

以智慧電網作為能源管理的理念近年來在全球掀起一股熱潮，如歐、美已斥資百億 美元，希望透過智慧電網之基礎建設振興國家經濟，日本、韓國、中國等國也投以 鉅資架構超級電網，期以帶動經濟發展。我國具有電力電子、半導體、通訊等科技 產業的優勢，在面對這一波全球性的新能源策略浪潮，應如何善用既有的競爭能力 協助廠商找到在全球的定位，這些課題對我國能源政策的擬訂非常重要。請就我國 發展智慧電網的環境現況進行SWOT 分析，並根據分析結果試規劃一份我國發展智 慧家庭電能系統的策略計畫。（25 分）

一個綠能系統包含多電力級，必須妥善搭配，始有良好之總體操控效能。以一聯網 型風力發電系統為例，說明有關規劃事宜： 繪出組成方塊示意圖，標示各組成名稱。（3 分） 如電網之線電壓為220V/60Hz，變頻器（DC/AC converter）採弦波PWM 切換方 式，如何選定直流鏈電壓？變頻器之輸出主要電壓諧波頻譜特性為何？如何處理 降低注入電網之諧波成分？（3 分） 敘述直流有刷發電機、感應發電機、同步發電機、切換式磁阻發電機之比較特性。 （3 分） 敘述激磁式同步發電機及永磁式同步發電機之比較特性。（3 分） 敘述鼠籠式感應發電機及線繞式感應發電機之比較特性。（3 分） 以交流發電機為例，敘述採用不同後接介面AC/DC 轉換器（含整流器及各式切 換式整流器）之電樞線電流諧波特性及額定降低（De-rate）特性。（3 分） 敘述典型之機械側轉換器及電網側轉換器之控制方式。（3 分） 敘述如何從事總體操控效能評估。（4 分） 102年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 類 科： 電力工程 全一張 （背面）

以一個直流微電網為例，其共同直流匯流排上需介接入適當之儲能裝置，以維持其 供電品質，以含蓄電池及飛輪兩種儲能裝置說明有關規劃事宜： 敘述此兩種儲能裝置於放電時期及響應速度之比較特性。（3 分） 敘述此兩種儲能裝置所需配置之介面轉換器及控制機構。（3 分） 飛輪儲能裝置所配置之介面轉換器與再生風力發電源所配置者有何不同？（3 分） 此兩種儲能裝置之儲能量如何表示之？（3 分） 於此使用之儲能蓄電池與電動車中所使用者有何不同？（3 分） 敘述鉛酸蓄電池與鋰離子蓄電池之比較特性。（3 分） 對於飛輪儲能裝置，敘述使用感應電機與永磁同步電機為致動器之比較特性。 （3 分） 敘述如何從事此混合式儲能系統之總體操控及效能實測評估。（4 分）