微電網技術是提升再生能源滲透率的最佳方法，本文利用OPAL-RT即時模擬系統與硬體迴圈功能建置以七美島電力系統為原型之離島微電網。此微電網由一儲能系統、太陽光發電系統、風力發電系統與負載，以儲能系統當作控制主機（Master），而太陽光發電系統及風力發電系統則定位為從屬（Slave）部分。為了改善在併網時的實虛功率控制、併網轉孤島模式時的模式切換以及孤島狀態下時因日照或負載變化所造成之電壓暫態響應，除了以模糊類神經網路（FNN）取代傳統比例積分控制器外，也提出一線上訓練的非對稱歸屬函數之小波派翠模糊類神經網路（AMFWPFNN）將其取代，以降低對電壓保護電驛之影響，本文並將三者的電壓穩壓控制效益做對比，及是否滿足IEC Std. 60255。

　　微電網可以降低分散式電源，尤其是再生能源，對電力系統供電穩定度的影響。七美島本身即為一個獨立的離島微電網，與澎湖、臺灣本島並無連結，其系統單線圖如圖一所示。電力來源主要來自於島上電廠裡的四部並聯柴油發電機組，且皆採用同步發電機，此用 G₁ ~ G₄ 代稱。每部的裝置容量皆為三相1250kVA，功率因素0.8，其輸出電壓為480V，之後再藉由容量為1500 kVA的主變壓器（Main-Transformer, MTR），將電壓由480V升為3.3kV後並聯在同一母線上，並供應給南港饋線、雙湖饋線、平和饋線等三條饋線用電，此用 RB01、 RB02、RB03 代稱。其中，為了實現低碳島的目標，在各饋線上設置再生能源，當中以 RB02上計畫設置容量最多，包括太陽能光發電系統355kWp、風力發電系統305kW、儲能系統1000kWh。本文發展以AMFWPFNNF做為儲能系統之控制器，以降低對電壓保護電驛（VPR）之影響。

 
圖一：七美島微電網系統之單線圖
 

　　本研究以系統當中的儲能系統作為主從控制的重要部分，儲能系統由電池構成，容量約為。當發電機正常連結運作時，儲能系統進行定功率控制，控制架構如圖二所示，其中Bus 1為連接至負載的交界處。先是利用鎖相迴路與市電同步，並且將儲能系統輸出之電壓 V_ao、V_bo、V_co 和電流  i_ao、 i_bo、 i_co 轉變為V_do、V_qo、V_0o 和電流  i_do、 i_qo、 i_0o，再計算求得 P_m 與 Q_m 後，分別與 P^*_m與 Q^*_m 相減得到誤差後透過PI控制器或本文使用的FNN控制器、AMFWPFNNF控制器求得 q 軸電流命令 i^*_qm和 d 軸電流命令 i^*_dm最後，將得到的 q 軸電流控制命令(i^*_qm,i^*_dm)與變流器回授之 dq 軸電流各自經比例積分控制器產生 dq 軸電壓控制訊號 V^*_dm 和  V^*_qm，再將此 dq 軸電壓控制訊號轉換為 軸電壓控制訊號 (V^*_a、V^*_b、 V^*_c )，最後進入SPWM做為所需之控制。當發電機因故障等事故跳脫時，儲能系統將會根據主從控制法則，作為主機對電網提供穩定的電壓、頻率，即從實、虛功率控制轉變為電壓頻率控制。

圖二：儲能系統的實虛功率控制架構

　　如圖三所示，其中Bus 1為連接至負載的交界處。V_a,peak為微電網相電壓峰值、 f 為微電網頻率。相電壓峰值命令V^*_a,peak 與其回授 V_a,peak 比較後透過PI控制器或本文使用的FNN控制器、AMFWPFNN F控制器求得 q 軸電流命令i^*_dm。最後，將得到的 dq 軸電流控制命令 (i^*_qm,i^*_dm) 與變流器回授之 dq 軸電流各自經比例積分控制器產生 dq軸電壓控制訊號V^*_dm和V^*_qm，再將此 dq 軸電壓控制訊號轉換為 a-b-c 軸電壓控制訊號(V^*_a、V^*_b、 V^*_c )，最後進入SPWM做為所需之控制訊號。孤島模式下座標轉換所需要的角度由頻率命令轉換為角頻率後經過積分得到角度命令θ^*_e。

圖三：儲能系統的電壓頻率控制架構
 

　　本文所使用的即時模擬器為加拿大OPAL-RT公司所開發的OP4510， OP4510透過RT-LAB的操作，可將電力系統模擬所需的龐大計算，透過多核心並行處理以減少其計算時間，以達到即時同步的效果。最後再透過其硬體迴圈功能與TMS320F28335數位訊號處理器結合來進行實驗，分別實現了併網模式下實、虛功率的控制；併網轉孤島的模式切換；孤島模式電壓頻率控制下日照變化及負載變化，以驗證所提出之智慧型控制微電網技術可以大幅提升再生能源的滲透率。