PV Grid Integration

.

PV Grid Integration

ปัญญา มัฆะศร

สาขาวิชาเทคโนโลยีมีเดีย

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

 

การพัฒนาระบกริดในด้านการรวมระบบกริดควบคู่ไปกับการผลิตพลังงานทดแทน (Renewable Energy) จากแหล่งพลังงานจากธรรมชาติ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์จะมีบทบาทสำคัญมากยิ่งขึ้น สำหรับการออกแบบระบบโครงข่ายกริดที่ใช้งานในสภาวะแวดล้อมของอากาศที่แปรปรวนและตัวแปรสำคัญทางไฟฟ้า

 

กริด (Grid) ในบริบทที่เกี่ยวข้องการกับการกำเนิดกำลังไฟฟ้า รวมไปถึงการส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าที่มีระบบโครงข่ายเชื่อมโยงระหว่างโรงไฟฟ้ากับผู้บริโภค ซึ่งในปัจจุบัน การพัฒนากริดในระบบเดิมที่ใช้งานมาเป็นระยะเวลาที่ยาวนานไปสู่กริดที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น หรือที่เรียกว่า กริดอัจฉริยะ(Smart Grid) หรือระบบโครงข่ายอัจฉริยะที่สามารถรองรับการผลิตกำลังไฟฟ้าขนาดเล็กไปจนถึงการผลิตกำลังไฟฟ้าขนาดปานกลางแบบกระจาย (Distributed Generation, DG) ซึ่งในระบบเมที่ใช้งานเป็นระบบโครงข่ยกริดแบบแนวตั้ง (Vertical Heirachy) ที่มีการใช้งานในทิศทางเดียวตั้งแต่การกำเนิดกำลังไฟฟ้าผ่าระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า(Transmission Line) ไปยังผู้บริโภค ไปสู่การระบบโครงข่ายแบบแนวราบ (Horizontal Heirachy) ที่มีการใช้สาระสนเทศในการควบคุมแบบ 2 ทิศทางอย่างอัตโนมัติ การพัฒนาระบกริดในด้านการรวมระบบกริดควบคู่ไปกับการผลิตพลังงานทดแทน (Renewable Energy) เช่น พลังงานลม แสงอาทิตย์ ชีวภาพ ชีวมวล พลังน้ำขนาดเล็ก เป็นต้น ซึ่งได้จากแหล่งพลังงานธรรมชาติ

ซึ่งในบทความนี้จะกล่าวถึงในส่วนของพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสำคัญและนับวันจะมีบทบาทสำคัญมากยิ่งขึ้น สำหรับการออกแบบระบบโครงข่ายกริดที่ใช้ในประเทศไทยในสภาวะอากาศที่แปรปรวนและตัวแปรสำคัญทางไฟฟ้า ส่งผลต่อประสิทธิภาพและความเชื่อมันของผู้บริโภคในการใช้งานโครงข่ายกริด การพัฒนาโครงข่ายกริดแบบอัจฉริยะ จึงได้ใช้ระบบเทคโนโลยีสาระสนเทศมาใช้ควบคุมการทำงานอย่างอัตโนมัติ ทั้งนี้ เพื่อให้โครงข่ายสามารถจำหน่ายกำลังไฟฟ้าตามสภาพภูมิอากาศที่แปรปรวน การปรับเปลี่ยนการใช้ไฟฟ้าตามกำหนดของราคาที่เหมาะสมและตามความต้องการใช้งานของผู้บริโภคในกรณีพิเศษเฉพาะด้าน ส่วนประเทศต้นแบบในแถบยุโรปที่ผลักดันเทคโนโลยี “PV Grid Integration” กับการเจริญเติบโตและประสิทธิภาพการจัดการและการใช้พลังงานไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์ของเยอรมนีเป็นที่ดึงดูดความสนใจเป็นอย่างมาก ตามข้อมูลโดยหน่วยงานเครือข่ายระดับชาติของเยอรมันนีหรือ “Federal Network Agency” ทำหน้าที่ เป็นผู้กำกับดูแลโครงข่าย ขนาดใหญ่ของประเทศ ได้แก่ ไฟฟ้า ท่อขนส่งก๊าซ โทรคมนาคม รางรถไฟ และไปรษณีย์ได้สรุปข้อมูลทั้งหมดประมาณ 25 กิกะวัตต์ของพลังงานแสงอาทิตย์ได้ถูกติดตั้งในระบบกริดตั้งแต่ปลายปี 2011 ดังนั้น โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์(PV Plants) จึงมีจำนวนโรงไฟฟ้าพลังงานโซล่าเซลล์มากกว่า 16 โรง เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ขนาดใหญ่

Inverters as Grid Managers

ระยะเวลาที่ยาวนานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (PV Plants) ได้รับการพิจารณาจาก “ผู้บริโภคในเชิงลบ” กับการใช้พลังงานที่ไม่สะอาดบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตาม ระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการยอมรับมากขึ้น โดยการนำไปใช้งานร่วมกับระบบกริด ตั้งแต่ปี 2009 ตัวอย่างเช่น ความต้องการของระบบต่างๆ สำหรับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ ซึ่งมีการกำหนดเป้าหมายในการปรับปรุงวิธีการที่โรงกำเนิดพลังงานไฟฟ้าในแบบไม่รวมศูนย์ (Decentralized Electricity Generators) ที่จะรวมการใช้งานในระบบกริดอีกด้วย จุดเป้าหมายที่ทำให้สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนีหันมาให้ความสำคัญกับการผลักดันเรื่องพลังงานหมุนเวียนอย่างจริงจัง  โดยมีปัจจัยสำคัญที่ส่งผลให้การพัฒนาพลังงานหมุนเวียนของสหพันธ์ฯ คืบหน้าอย่างก้าวกระโดด โดยเฉพาะในการผลิตกระแสไฟฟ้าภายใต้การควบคุมของกฎหมาย “Renewable Energy Sources  Act (EEG) “ และอุตสาหกรรมน้ำและพลังงานของประเทศเยอรมัน (German Association of Energy and Water Industries :BDEW) ซึ่งมีผลบังคับใช้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 2000 และได้มีการปรับปรุงตลอดอย่างต่อเนื่อง

1

รูปที่ 1.  การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ครอบคลุมช่วงเวลาทั้งหมดที่จ่ายพลังงานสูงสุดในช่วงกลางวันร่วมกับระบบกริดของประเทศเยอรมันนี

ความสำเร็จของบริษัท SMA กับการเป็นผู้นำตลาดและเทคโนโลยีในด้านวิศวกรรมระบบเซลล์แสงอาทิตย์, SMA ได้รับความมุ่งมั่นมากกับเรื่องของการรวมระบบกริดจากแรกเริ่มของการพัฒนามาตั้งแต่ต้น โดยเข้าร่วมในคณะกรรมการที่เกี่ยวข้องและคณะกรรมการดำเนินการที่ประสบความสำเร็จทางด้านอินเวอร์เตอร์ SMA เป็นกลุ่มแรกที่จะบรรลุการปฏิบัติตามข้อกำหนดจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนตามพระราชบัญญัติ (EEG) ปี 2009 และนำมาใช้มีความก้าวหน้าของโรงไฟฟ้าขนาดกลาง รวมทั้งการใช้เทคโนโลยีการสื่อสารที่จำเป็น นอกจากนี้ SMA ยังจะนำเสนอโซลูชั่นผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมของการปฏิบัติในเวลาที่กำหนด โดยร่วมมือกับบริการทางด้าน PV และการคาดการณ์ความก้าวหน้าระบบสำรองข้อมูลสำหรับโซลูชั่นการระบบกริดที่เชื่อมต่อในอนาคต

The Future Starts Now

วิธีการที่ก้าวหน้า สำหรับการรวมระบบกริดที่เหมาะสมของกำลังการผลิตพลังงานทดแทนจาก 2 แนวทางหลักๆ ในการบริหารจัดการพลังงานการแพร่กระจายรังสีดวงอาทิตย์และการใช้งานระบบจัดเก็บข้อมูลในแบบท้องถิ่นของระบบกริดอัจฉริยะหรือ “Smart Grid” SMA มุ่งมั่นที่จะพัฒนานวัตกรรม โดยเหตุผลประกอบดังนี้ คือ

1.The General Conditions in Germany

1.1 The Grid Structure

จนถึงขณะนี้ มีกฎระเบียบที่ใช้บังคับตามลำดับ สำหรับการเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เรียกว่าระบบไฟฟ้าแบบไม่รวมศูนย์ (Decentralized Electricity Generators) และมีจำนวนโรงไฟฟ้าที่มีกำลังผลิตไม่สูง แต่มีเป็นจำนวนมากและกระจายอยู่ทั่วไป (Distributed Generation: DG) ไปยังระบบกริดที่มุ่งเน้นในการออกแบบใช้งานแบบ “Power Distribution Grid” ซึ่งเป็นลักษณะระดับแรงดันไฟฟ้าหลายๆ ระดับในการเลือกใช้งานตามลำดับชั้น ระดับแรงดันไฟฟ้าที่โรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าจ่ายเข้าไปในระบบย่อยที่มีความต้องการปัจจัยสำคัญ อันได้แก่ ระดับความต้องการพลังงานสูงเป็นพิเศษ (Extra-High) ระดับพลังงานสูง (High) ปานกลาง (Medium) และแรงดันไฟฟ้าในระดับต่ำ (Low Voltage Levels) ที่มีความโดดเด่นในแต่ละบริบทที่จำเป็น การทำงานของระบบกริดที่ระดับแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นพิเศษ (Extra-High Voltage) ที่ใช้แรงดันไฟฟ้าขนาด 220-380 กิโลโวลต์และนำมาใช้สำหรับการส่งระยะทางไกลเช่นเดียวกับการเชื่อมต่อไปยัง “Power Distribution Grid” ระหว่างประเทศ การถ่ายโอนพลังงานในระดับภูมิภาคผ่านทางกริดแรงดันไฟฟ้าสูงในการดำเนินงานที่มีแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 60-110 กิโลโวลต์ ฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่และโรงงานผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ขนาดใหญ่ยังคงต้องใช้กำลังไฟฟ้าที่ได้จากระบบกริดดังกล่าวนี้

แรงดันไฟฟ้าในระบบกริดขนาดกลางจะใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างวันที่ 6 – 30 กิโลโวลต์; พลังงานจะถูกส่งให้กับผู้บริโภคที่มีขนาดใหญ่เช่นเดียวกับสถานีหม้อแปลงในระบบกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำที่เรียกว่า “Municipal Combined Heat & Power Plants” เป็นระบบที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานกลและความร้อนในขณะเดียวกันจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมกับความร้อนและไฟฟ้าโรงงาน PV ซึ่งอาจใช้เชื้อเพลิงตัวเดียวกัน โดยนำความร้อนที่เหลือจากความต้องการไปใช้ผลิตไฟฟ้าหรือพลังงานกล โดยอาศัยระบบของโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำตามปกติหรือจะใช้ผลิตไฟฟ้าหรือพลังงานกลก่อน โดยใช้ระบบโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำ กังหันก๊าซ หรือเครื่องยนต์สันดาปภายใน แล้วจึงนำไอน้ำหรือไอเสียที่ออกจากระบบไปใช้ประโยชน์โดยตรงหรือโดยอ้อม สุดท้าย แรงดันไฟฟ้าในระบบกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำขนาด 400 V (สามเฟส) หรือ 230 โวลต์ (เฟสเดียว) ระบบกริดนี้จะจัดจำหน่ายพลังงานให้กับผู้บริโภคทางปลายทางต่อไป

2

รูปที่ 2. ระดับขั้นของแรงดันไฟฟ้าของ Power Distribution Grid ในประเทศเยอรมันนี

1.2 Guidelines, Rules and Laws

ปัจจุบันมี 3 แนวทางในเยอรมนีที่สร้างความต้องการสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (PV Plants) ในแง่มุมมองของ PV Grid Integration:

การผลิตกระแสไฟฟ้าภายใต้การควบคุมของการกำเนิดแรงดันไฟฟ้าขนาดต่ำในอุตสาหกรรมน้ำและพลังงานของประเทศเยอรมัน” (BDEW Medium Voltage Directive) ที่ได้กำหนดขึ้น เมื่อวันที่ 1 มกราคม 2009 และเป็นทั้งหมดของโรงงานผลิตไฟฟ้าที่สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าในระดับปานกลาง (ยกเว้นเฉพาะโรงไฟฟ้าที่มีความจุน้อยกว่า 100 กิโลวัตต์) รหัสการปฏิบัติที่เรียกว่า “VDE 4105” ที่ได้รับการกำหนดขึ้นตั้งแต่ 1 สิงหาคม 2011 และมีผลผูกพันตั้งแต่ 1 มกราคม 2012 และมีผลกระทบต่อโรงผลิตกำลังไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ PV ทั้งหมดที่จ่ายพลังงานเข้าไปในระบบกริดที่แรงดันไฟฟ้าขนาดต่ำ โดยที่แหล่งกำเนิดพลังงานทดแทนตามพระราชบัญญัติ (EEG) ปี 2012 ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานทดแทนตามพระราชบัญญัติที่กำหนดความต้องการในแง่ของการผลิตกำลังไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์กับระบบกริด(PV Grid Integration)  ตั้งแต่ ปี 2009 รหัสควบคุมดังกล่าวนี้ ส่งอิทธิพลต่อการเข้าถึงการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าขนาดสูง ตามความต้องการจากผู้บริโภคจำนวนมากที่นำมาใช้และจดทะเบียนในระดับขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการใช้งานอย่างมีนัยสำคัญ

3

รูปที่ 3. ความต้องการใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดปานกลางตามลำดับช่วงเวลาของ BDEW

2.The BDEW Medium Voltage Directive

ตั้งแต่ 1 ม.ค. 2009, การปรับปรุงระดับแรงดันไฟฟ้าขนาดต่ำมีผลบังคับใช้สำหรับทุกโรงงานผลิตไฟฟ้าที่ใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางเข้ามาในระบบ Power Distribution Grid สำหรับโรงกำเนิดกำลังไฟฟ้าประมาณ 200 กิโลวัตต์ของพลังงานที่ได้รับการแก้ไข โดยสมาคมเยอรมันด้านพลังงานและน้ำ (BDEW) อย่างไรก็ตาม เครือข่ายเทคโนโลยี / Network Operation Forum (FNN) ที่กำหนดขึ้นใหม่ในปี 2008 โดยคณะกรรมการและตัวแทนผู้ผลิตเทคโนโลยีระบบ PV เป็นผู้รับผิดชอบ ซึ่งความต้องการใช้งานระบบดังกล่าวนี้ อาจจะแบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอน คือ

2.1 Participation in Feed-In Management

ส่วนที่เกี่ยวข้องกับระบบกริดที่มีแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางหรือระดับแรงดันไฟฟ้าที่ขนาดสูงขึ้นไป เกิดโอเวอร์โหลดเกิดขึ้น ผู้รับผิดชอบดูแลระบบการทำงานของกริด (Distribution Grid Operator) ควรจะสามารถกำหนดค่ากำลังของระบบไฟฟ้าแบบไม่รวมศูนย์ไม่ให้เกินไปจากที่กำหนดจากระยะไกลไม่เกินร้อยละ 10 ของ Pnom การทำเช่นนี้ ผู้ประกอบการจะส่งสัญญาณควบคุมระลอกคลื่นที่มีการประมวลและต้องดำเนินการในข้อจำกัดใดๆ ของการใช้กำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับโหลด (Active Power) ภายในระบบ (ปกติ 60, 30 หรือร้อยละของกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับโหลด) ข้อจำกัดที่จำเป็นตามลำดับจะต้องดำเนินการ โดยเมื่อใช้กับอินเวอร์เตอร์ต้อยอยู่ในช่วงเวลาไม่เกิน 60 วินาที

2.2  Active Power Reduction in Case of Over Frequency

ความถี่กระแสสลับในระบบกริดจะถูกรักษาไว้อย่างต่อเนื่องภายในข้อจำกัดที่เข้มงวด ในยุโรปที่นิยมใช้ความถี่ประมาณ 50 เฮิร์ตซ์ หากความต้องการพลังงานมากขึ้น พลังงานจะถูกนำมาจากระบบกริดมากกว่าจะถูกป้อนโดยตรงจากเครื่องกำเนิดโดยความถี่ใช้งานจะลดลง ถ้าความต้องการพลังงานเพิ่มมากขึ้น ความถี่ในระบบจะเพิ่มมากขึ้นตาม ณ ตอนนี้ PV อินเวอร์เตอร์จะตัดการเชื่อมต่อจากระบบความถี่กริด โดยทันทีในช่วงความถี่ 47.5-50.2 เฮิร์ตซ์ เนื่องจากขาดการเชื่อมต่ออย่างฉับพลันของระบบ PV ขนาดใหญ่ จะส่งผลกระทบต่อการทำงานที่เสถียรภาพของระบบกริด ส่วนความต้องการแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางที่ใช้การควบคุมกำลังไฟฟ้าที่ขึ้นอยู่กับความถี่ในอินเวอร์เตอร์เป็นสำคัญ: โดยอุปกรณ์ที่ใช้ควรลดกำลังของกระแสไฟฟ้าประมาณร้อยละ 40 ต่อเฮิร์ตซ์จากความถี่ในช่วง 50.2 – 51.5 เฮิร์ตซ์และการตัดการเชื่อมต่อจากระบบกริดข้างต้นที่ความถี่ 51.5 เฮิร์ตซ์ ขีดจำกัดการเชื่อมต่อในกรณีของคลื่นความถี่ภายใต้ความถี่ที่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงที่ 47.5 เฮิร์ตซ์

2.3 Provision of Reactive Power

การรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าจะต้องคงที่ภายใต้ข้อกำหนดทั้งหมดของระดับกริดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบกริดที่จำหน่ายหรือทำหน้าที่จ่าย (Distribution Grid) ให้กับระบบย่อย อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอาจเกิดขึ้นเนื่องจากมีการเพิ่มขึ้น (Active Power) เข้ามาในระดับแรงดันไฟฟ้าขนาดต่ำและปานกลาง ซึ่งทำให้การเชื่อมต่อของโรงงานผลิตไฟฟ้าที่ยากมากยิ่งขึ้นหรือเป็นไปไม่ได้ นอกจากนี้ การเลื่อนเฟส(Phase Shifts) และ/หรือร้อยละของกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power) ในการสูญเสียในระบบกริดและการเพิ่มการสูญเสียสะสมในระบบสายส่ง สาเหตุทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงของเฟสหม้อแปลงในมอเตอร์ขนาดใหญ่หรือสายเคเบิลที่มีความยาวมากๆ

อินเวอร์เตอร์กับกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power) สามารถช่วยชดเชยความสมดุลของกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟในกริดหรือการคงที่ของแรงดันไฟฟ้าที่มีเสถียรภาพที่จุดเชื่อม เพื่อให้เกิดคุณภาพแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ใน EN 50160 ดังนั้น ขนาดแรงดันไฟฟ้าที่ต้องใช้ในโรงงานผลิตไฟฟ้าที่สามารถจ่ายหรือดูดซับทั้ง“Active & Reactive Power” (Leading/Lagging Phase Shift) การใช้งานกริดที่ต้องการค่า เพาวเอร์เฟคเตอร์ (φ) ในช่วงระหว่าง 0.95 และ 1 มี 3 ตัวแปรที่สำคัญ สำหรับหาค่าเป้าหมายการให้บริการไปกระทั่งจบการให้บริการ คือ :

  1. “Grid Operator” เป็นผู้กำหนดค่าต่างๆ ในระบบกริดเป้าหมายอย่างชัดเจนให้กับ“Plant Operator” ที่ใช้ในการติดตั้งระบบใช้งาน

  2. ค่าตัวแปรต่างๆ ของกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟที่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการตกลงกันหรือตารางเวลาที่ระบุไว้ ผ่านทางสัญญาณควบคุมกำกับดูแล โดยศูนย์ควบคุมกลางของ “Grid Operator”

  3. เปอร์เซ็นต์ของกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟจะถูกควบคุมผ่านเส้นโค้งคุณลักษณะ (Characteristic Curve)ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่กริด จุดเชื่อมต่อหรืออัตราส่วนของกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟที่จ่ายในระบบต่อกำลังไฟฟ้าปกติ(Nominal Power) ของอินเวอร์เตอร์ การเปลี่ยนแปลงในส่วนหลังมักจะถูกใช้ เมื่อโรงกำเนิดพลังงานไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์มีจุดแข็งที่แรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพ ในบริบท ณ แรงดันไฟฟ้าที่สนับสนุนกำลังเอาต์พุตในระดับต่ำ ในขณะที่การลดทอนระดับกำลังเอาต์พุตที่สูง

4

รูปที่ 4. กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power) ที่รักษาความคงที่ของฟังก์ชันในการจ่ายกำลังไฟฟ้าในระบบ

2.4 Dynamic Grid Support

ที่ผ่านมาโรงกำเนิดไฟฟ้าในท้องถิ่นมีการตัดการเชื่อมต่อจากกริดโดยทันที ในกรณีของการลดลงของแรงดันไฟฟ้าที่กริดในช่วงเวลาสั้นๆ แรงดันไฟฟ้าในกริด อย่างไรก็ตาม ความต้องการนี้ได้กลายเป็นปัญหาในแง่ของกำลังการผลิตพลังงานในปัจจุบันอย่างมีนัยสำคัญเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในระบบแม้สรุปว่าโดยทั่วไปมักจะง่ายต่อการจัดการ อาจทำให้ขาดการเชื่อมต่ออย่างฉับพลันของความจุการผลิตกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ภายใต้สถานการณ์บางอย่างที่ทำให้เกิดความไม่สมดุลของการใช้พลังงานของกริด

การปรับปรุงขนาดแรงดันไฟฟ้าตอนนี้ต้องการอินเวอร์เตอร์ PV เพื่อสนับสนุนกริดในกรณีของเหตุการณ์ “Riding Through” เมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่เกิดขึ้นไปหลายวินาทีแล้วสามารถกลับมาทำงานได้ตามปกติในทันทีที่เรียกว่า การทนต่อสภาพแรงดันไฟฟ้าต่ำชั่วขณะ( Low-Voltage Ride-Through: LVRT) อินเวอร์เตอร์จะทำงานอย่างอดทนต่อข้อผิดพลาดที่จำกัด อุปกรณ์ยังต้องการที่จะใช้กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟใน “Power Distribution Grid” ในช่วงแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่สมบูรณ์ของ LVRT ตามที่จำเป็นต้องใช้งาน

5

รูปที่ 5.Dynamic Grid Support Requirements

2.5 Equipment and Plant Certification

การออกใบรับรองหรือยืนยันการใช้งานอินเวอร์เตอร์ที่สอดคล้องกับความต้องการใช้งานของแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางที่เป็นข้อบังคับ สำหรับอินเวอร์เตอร์ในแต่ละประเภทในเวลาเดียวกันกับความสามารถที่สนับสนุนกริดแบบไดนามิก ผู้ผลิตได้รับการรับรองนี้ จะต้องมีการทดสอบที่ครอบคลุมของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องโดยได้รับอนุญาตเป็นพิเศษจากสถาบันที่รับทดสอบ รวมไปถึงรูปแบบการจำลอง ซึ่งอาจจะใช้ในการจำลองการทำงานของอินเวอร์เตอร์ในกรณีที่มีข้อผิดพลาดที่เป็นส่วนหนึ่งของใบรับรองที่เกี่ยวข้อง

นอกจากนี้ หากกำลังไฟฟ้าโดยรวมของโรงกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบ PV ที่มีขนาดใหญ่เกินกว่า 1 MVA หรือสายเชื่อมต่อไปยังกริดมีความยาวกว่าสองกิโลเมตรทั้งโรงงานยังต้องได้รับการรับรองอีกด้วย โรงงานที่ต้องได้รับใบรับรองบนพื้นฐานของการคำนวณและการจำลองรูปแบบการใช้กริดและหน่วยจำลอง ตามลำดับ การตั้งค่าของอุปกรณ์ป้องกันและพารามิเตอร์โรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าจะถูกกำหนดไว้ ณ จุดนี้ด้วย เพื่อความสะดวกในการปฏิบัติตามข้อกำหนดของแต่ละบุคคลของผู้ประกอบการ ใบรับรองโรงงานกำเนิดไฟฟ้า PV เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับใบอนุญาตการใช้ระบบกริด โดยมีลักษณะของข้อตกลงของแต่ละบุคคลที่จะต้องเจรจาต่อรองแยกเป็นส่วนหนึ่งของข้อตกลงกับผู้ประกอบการที่เกี่ยวข้อง

2.6 SMA Product Solutions

SMA เป็นผู้บุกเบิกในด้าน PV Grid Integration สำหรับการดำเนินงานของโรงกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบ PV ขนาดใหญ่ที่มีความต้องการแรงดันไฟฟ้าขนาดกลาง: อินเวอร์เตอร์ PV กับใบรับรองจากหน่วยงานที่กำหนดตามมาตรฐาน สำหรับทั้งแบบโรงกำเนิดพลังงานไฟฟ้าในแบบไม่รวมศูนย์ (Decentralized Electricity Generators) และโรงกำเนิดพลังงานไฟฟ้าในแบบรวมศูนย์ (Centralized Electricity Generators)และแนวคิดโรงำเนดแรงดันไฟฟ้า ตั้งแต่เดือนเมษายน 2011 นอกจากนี้ SMA ยังมีโซลูชั่นของผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย ซึ่งยังตอบสนองความต้องการของแต่ละบุคคล

2.6.1 Centralized Plant Concepts

อินเวอร์เตอร์ของ “Sunny Central CP Production Series” ที่เติมเต็มทุกๆ ความต้องการของผู้บริโภคที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางรวมทั้งการสนับสนุนเต็มรูปแบบของการใช้งานกริดแบบไดนามิก ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง นอกจากนี้ คุณลักษณะกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสมกับอุณหภูมิทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแผลเซลล์แสงอาทิตย์ในลักษณะที่เหมาะในระหว่างใช้งาน: ตัวอย่างอินเวอร์เตอร์ในรุ่น SUNNY CENTRAL 800CP XT / 850CP XT / 900CP XT สำหรับการใช้กำลังไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น: ด้วยฟังก์ชั่นการขยายตัวของ Sunny Central CP XT Series คือ มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ยังมีราคาที่เหมาะสมและมีอัตราผลตอบแทนสูงสุดที่จะประสบความสำเร็จกับการลดค่าใช้จ่ายของระบบ นอกจากนี้ การให้กำลังไฟฟ้าปกติ (Nominal Power) น้อยกว่าในการใช้งานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสุงถึง 50 °C,  “Sunny Central CP Production Series” ยังเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานในอุณหภูมิที่เย็นต่ำสุดเท่ากับ -40 °C การจัดการควบคุมการทำงานของอินเวอร์เตอร์มีฟังก์ชันการควบคุมกริดทั้งหมดผ่านระบบไซเบอร์ฟังก์ชั่น และมีประสิทธิภาพสูงสุดในช่วงการทำงานในช่วงกลางคืน แพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ที่กำหนดเองสามารถนำมาใช้สำหรับการตรวจสอบที่ดีที่สุด รวมไปถึงการควบคุมการทำงาน

6

รูปที่ 6. อินเวอร์เตอร์ประเภท “Centralized Plant”  รุ่น SUNNY CENTRAL 800CP XT / 850CP XT / 900CP XT

2.6.2 Decentralized Plant Concepts

SMA ได้เปิดตัวอินเวอร์เตอร์ที่ขายดีที่สุดของ Sunny Tripower TL-US ในระบบอินเวอร์เตอร์แบบสามเฟสปราศจากการใช้หม้อแปลง (Transformerless) ที่มีความยืดหยุ่นในการออกแบฐมีประสิทธิภาพสูงและความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ดี สำหรับการกำเนิดไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ในเชิงพาณิชย์ โดยกำลังฟ้าที่ใช้งานมีตั้งแต่ในช่วง 12, 15, 20 และ 24 กิโลวัตต์ ระบบแรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงถึง 1,000 VDC โดยรุ่นที่ใช้งาน คือ Sunny Tripower 12000TL-US/15000TL-US/20000TL-US/24000TL-US ประสิทธิภาพสูงสุดมากว่าร้อยละ 98 ในระบบการติดตามแสงอาทิตย์แบบ “Peak Maximum Power Point (MPP) เพื่อเพิ่มการผลิตกำลังไฟฟ้า โดยการลดผลกระทบจากเงาแดด ซึ่งเหมาะสม สำหรับการใช้งานที่ขนาดกำลังไฟฟ้า 600 VDC และ 1,000 VDC และมี 2 ระบบการติดตามแสงอาทิตย์ที่แยกออกจากกันในระหว่างการใช้งานแบบอิสระในการเชื่อมต่อและการติดตั้งที่มีการกำหนดค่าใช้งาน (แนวตั้ง 15 องศาจากแนวนอน) มีความความยืดหยุ่นในการออกแบบ

7

รูปที่ 7. อินเวอร์เตอร์ประเภท “Decentralized Plant”  รุ่น Sunny Tripower 12000TL-US/15000TL-US/20000TL-US/24000TL-US

2.6.3 Remote Power Limitation

ตั้งแต่จุดเริ่มต้นของปี 2009, SMA ได้เสนอให้ใช้งาน “Power Reducer Box” สำหรับเป็นกล่องควบคุมกำลังไฟฟ้านระยะไกลที่ใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดปานกลางจากแหล่งพลังงานทดแทนตามพระราชบัญญัติ (EEG) อุปกรณ์ที่ให้การติดต่อสื่อสารระหว่าง “Grid Operator” โรงกำเนิดกำลังไฟฟ้า(Plant) โดยใช้คลื่นความมถี่วิทยุควบคุมการทำงานเครื่องงรับโดยปกติจะใช้สำหรับการส่งค่าเป้าหมาย เพื่อรับรายละเอียดจาก “Grid Operator”  SMA Power Reducer Box จะแปลงสัญญาณที่รับเข้ามาในชุดคำสั่งควบคุม สำหรับ Sunny WebBox,ซึ่งจะสื่อสารกับอินเวอร์เตอร์ในกระบวนการแต่ละขั้นตอนระบบสวิตซ์ชิ่งจะบันทึกข้อมูลรายละเอียดของ “Power Reducer Box” และ “Sunny WebBox” โดย Power Reducer Box มีหลักการใช้งานดังต่อไปนี้ คือ

• สามารถเซตข้อจำกัดกำลังไฟฟ้าที่ใช้งาน(Active Power/Reactive Power)

•  การบันทึกคำสั่งควบคุมทั้งหมดของผู้ประกอบการเครือข่าย (Network Operator/Grid Operator)

• การควบคุมกำลังไฟฟ้าผ่านชุดควบคุม WebBoxes

•การถ่ายโอนข้อมูลไปยัง Sunny Portal Internet portal สำหรับการแสดงผลข้อมูลและการแจ้งเตือน

ไปยัง “Plant Operator” ในครั้งนี้ผ่านทางอีเมลล์ในกรณีที่มีข้อจำกัดการใช้พลังงานที่ใช้กำลังไฟฟ้าโดยอัตโนมัติและสามารถอัปเดตเฟิร์มแวร์ผ่าน SMA เพื่อจุดประสงค์ในการลดข้อจำกัดของการใช้กำลังไฟฟ้าผ่าน “Power Reducer Box” ที่ต้องมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต

8 ก

(ก)

8 ข

(ข)

รูปที่ 8. ระบบ Remote Power Limitation กับ Power Reducer Box ตามลำดับ

3. The VDE 4105 Code of Practice

ขนาดการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศเยอรมนีที่มีการเติบโตอย่างต่อเนื่องในช่วงฤดูร้อนของปี 2011 ซึ่งมีจำนวนมากกว่า 18GW ของพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการติดตั้งมากที่สุดของระบบ เมื่อเทียบกับกำลังการผลิตของโรงกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กไปจนถึงขนาดกลาง การใช้ระบบ “Multi Disconnections” อาจส่งผลกระทบต่อความมั่นคงต่อการใช้งานของกริดได้ ปัญหาดังกล่าวนี้ได้นำไปสู่การกำหนดของรหัสกริดใหม่ เพื่อมุ่งเป้าไปที่การเพิ่มความมั่นคงของกริดไฟฟ้าในประเทศเยอรมนี รหัส VDE-AR-N-4105 ซึ่งจะมีผลบังคับใช้ สำหรับอินเวอร์เตอร์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อไปยังกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2012 แทนที่ VDE-0126-1-1 รวมถึงข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องกับการจุดมุ่งหมายดังต่อไปนี้ คือ:

1. Phase Balancing

2. Frequency-Based Power Reduction

3. Reactive Power Control

4. Inverter Reconnection Conditions

5. Output Power Control

3.1 Basic Requirements

ความต้องการของรหัส VDE ในทางปฏิบัตินั้นมีความหลากหลาย แม้ว่าบางกรณีอาจมีความเหมาะสมกับบางกรณีเท่านั้น สำหรับการใช้งานบางอย่างทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทการใช้ของโรงไฟฟ้าด้วยเหตุนี้ สาระที่จำเป็นต่อความต้องการขั้นพื้นฐานของแต่ละอินเวอร์เตอร์และแต่ละโรงงาน PV จะต้องสอดคล้องดังมีรายละเอียดดังนี้

3.1.1  Active Power Reduction in Case of  OverFrequency

ในส่วนของการลดปัญหาที่เกิดขึ้นของ “Active Power” ในกรณีที่ความถี่ที่ใช้งานเกินขีดจำกัด ซึ่งสิ่งนี้ไม่มีผลกระทบต่อการวางแผนโรงกำเนิดไฟฟ้า PV และไม่ส่งผลตามมาแต่อย่างใด แต่ก็เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเพื่อความปลอดภัยของกริด ปัญหา: ตามระเบียบการเชื่อมต่อก่อนหน้านี้ของโรงกำเนิดไฟฟ้า PV มีการตัดการเชื่อมต่อจากกริดออกจากระบบทันที เมื่อกำลังไฟฟ้าจากคลื่นความถี่สูงขีดที่กำหนด แต่อย่างไรก็ตาม การตัดการเชื่อมของกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำที่ใช้งานในเวลาพร้อมกันของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งในเยอรมัน อาจนำไปสู่ความไม่เสถียรในกริดกำลังในแถบในยุโรปเช่นกัน ด้วยเหตุนี้ โรงกำเนิดไฟฟ้า PV ไม่ควรตัดการเชื่อมต่ออย่างทันทีในเวลาพร้อมกัน เมื่อพลังงานจากคลื่นความถี่สูงเกินขีดพิกัด แต่ลำดับแรกของการแก้ปัญหานี้ คือ การลดการใช้กำลังไฟฟ้าในระดับที่สามารถปรับค่าเป็นอนันต์ได้ คลื่นความถี่ที่ได้มาตรฐานจะอยู่ในช่วง 47.5-51.5 เฮิร์ตซ์ กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในระบบต้องมีค่าลดลงจากร้อยละ 40 / เฮิร์ตซ์ โรงงานจะต้องมีการตัดการเชื่อมต่อเฉพาะในกรณีที่ความถี่เท่ากับ 51.5 เฮิรตซ์ ตามกำหนดคุณลักษณะของเส้นโค้ง โดยร้อยละของการลดทอนจะขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้ากำลัง เมื่อความถี่เกิน 50.2 Hz

Retrofitting Requirements

โรงงานหลายแห่งที่มีอยู่ก่อให้เกิดความยากลำบากในแง่ของปัญหา 50.2 เฮิร์ตซ์ ตัวแปรแรกตามเกณฑ์ของการเชื่อมต่อที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นที่ถูกต้อง แต่ไม่ได้เปรียบในแง่ของเทคโนโลยี ด้วยเหตุนี้ วิธีการแก้ปัญหาที่สำคัญอย่างหนึ่ง คือ “Retrofitting Requirements” หรือการปรับเปลี่ยนแก้ไข/ดัดแปลงปัญหาที่มีอยู่เหล่านี้ นอกเหนือไปจากการเปลี่ยนแปลงของกฎระเบียบของการเชื่อมต่อสำหรับโรงกำเนิดไฟฟ้าใหม่อย่างไรก็ตาม ความไม่ชัดเจนของการปรับเปลี่ยนแก้ไข/ดัดแปลงต้องเริ่มต้นด้วยจั้นตอนที่ถูกต้องสมบูรณ์ แต่ค่าใช้จ่ายในระหว่างการแก้ไขและดัดแปลงโรงกำเนิดไฟฟ้าก็ควรพิจารณาต้นทุนค่าใช้จ่ายให้เกิดความเหมาะสมอีกด้วย

3.1.2  Connection Criteria and Permissible Unbalanced Load

กฏเกณฑ์การเชื่อมต่อระบบกริดที่โหลดไม่สมดุลสูงสุดในช่วงขีดจำกัดทั่วไป คือ 4.6 kVA ต่อเฟสการใช้งานและเป็นข้อกำหนดเงื่อนไขกำลังไฟฟ้าที่ป้อนเข้าระบบได้ถึง 110 เปอร์เซ็นต์ของกำลังไฟฟ้านี้ในเป็นเฟสเดียว ดังนั้น กำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ได้ประมาณ 13.8 kVA เมื่อใช้เฟสเดียว, ซึ่งแยกออกจากอินเวอร์เตอร์ (3 x 4.6 kVA) เท่านั้น ดังนั้น สัดส่วนของการใช้กำลังไฟฟ้าเกิน 13.8 kVA จะต้องได้รับการออกแบบด้วย 3 เฟสหรือการเชื่อม่อกับอินเวอร์เตอร์เฟสเดียวกันในโรงกำเนิดไฟฟ้า PV ที่มีขนาดใหญ่ ในทางตรงกันข้าม โรงกำเนิดไฟฟ้า PV ขนาดใหญ่แบบ 3 เฟส อาจจะเสริมด้วยอุปกรณ์เฟสเดียวและอุปกรณ์ที่ไม่มีการเชื่อมต่อใช้งานตราบใดที่กำลังไฟฟ้าโดยรวมเท่ากับ 4.6 kVA ต่อเฟสไม่เกินขีดจำกัดเท่านั้น สำหรับ “Sunny Mini Central Production Series” ได้ผลิตชุดเชื่อมต่อด้วยฟังก์ชันกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานแบบสมดุล เพื่อให้แน่ใจได้ว่า การทำงานของระบบจะมีความถูกต้องถึงแม้ว่าอุปกรณ์ในระบบเกิดการล้มเหลวหรือโหลดไม่ดุล ซึ่งอาจเกิดขึ้นในกรณีนี้อย่างใดอย่างหนึ่ง

9

รูปที่ 9.VDE Code ที่ใช้กับกำลังไฟฟ้าสูงสุด 4.6 kVA ในอินเวอร์เตอร์แบบเฟสเดียว

3.1.3 Grid and Plant Protection

การป้องกันโรงกำเนิดไฟฟ้า PV และกริด (Short: G/P Protection) เช่น อุปกรณ์ป้องกันที่ตรวจสอบตัวแปรของการใช้งานกริดต่างๆ ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดและยกเลิกการเชื่อมต่อโรงกำเนิดไฟฟ้า PV และกริดออกจากกันถ้ามีเหตุจำเป็น การเข้าถึงได้อย่างอิสระในการยกเลิกจุดเชื่อมต่อกริด สำหรับโรงกำเนิดไฟฟ้า PV ที่มีขนาดกำลังผลิตมากกว่า 30 kVA ของกำลังไฟฟ้า แต่การตรวจสอบกริดร่วมกับความถี่ในกำลังไฟฟ้าและความปลอดภัยในข้อผิดพลาดเดียวกําหนดไว้กับตรงกันข้ามในทางปฏิบัติ โรงกำเนิดไฟฟ้า PV ที่มีขนาดกำลังผลิตน้อยกว่า 30 kVA อาจจะยังคงมีการดำเนินการที่มีการป้องกันG/P Protection Integrated ในอินเวอร์เตอร์ เมื่อความต้องการใช้งานที่สูงขึ้น ร่วมไปถึงอุปกรณ์สวิตซ์ป้องกันในอินเวอร์เตอร์ที่ SMA ผลิตและจำหน่าย ถ้าอินเวอร์เตอร์ทั้งหมดที่ต่อร่วมกับชุดตรวจสอบกริดแบบสแตนด์อะโลนแยกต่างหากออกจากกริดที่ไม่ผ่านอุปกรณ์เบรคเกอร์ป้องกันความเสียหาย กรณีนี้ อาจถูกมองข้ามไปในส่วนของการใช้การป้องกันแบบ G / P (Short: G/P Protection) การแก้ปัญหานี้ มีโอกาสเป็นไปมากกว่า ทั้งนี้ เนื่องจากประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่าและเป็นไปได้กับทุกๆอินเวอร์เตอร์ของ SMA

11

รูปที่ 10. ออปชันการใช้งานการเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์แบบเฟสเดียว 3 อินเวอร์เตอร์ของ Sunny Mini Central 

3.2 Supplementary Requirements

ความต้องการของการใช้รหัสการปฏิบัติที่ถูกต้อง สำหรับโรงไฟฟ้าในบางโรงไฟฟ้าเท่านั้น อาทิเช่น การเชื่อมต่อด้วยระบบไฟฟ้าแบบ 3 เฟส ซึ่งถือว่าเป็นตัวอย่างสถานการณ์กรณีพิเศษเท่านั้น ส่วนการแก้ไขในความต้องการขั้นพื้นฐานอันเนื่องจากโหลดไม่สมดุลนั้น การปรับปรุงแก้ไขด้วยวิธีการใหม่ๆ ยังมีข้อจำกัดของกำลังไฟฟ้าโดยทางอ้อม

3.2.1 Provision of Reactive Power

โรงไฟฟ้า PV สามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ของกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำ โดยวิธีการของอินเวอร์เตอร์ที่ใช้กำลังไฟฟ้าที่สูญเสียหรือกำลังไฟฟ้าในระหว่างการใช้งานหรือกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power)  จะส่งผลให้การจ่ายกำลังไฟฟ้าที่สูญเสียระหว่างการใช้งาน ณ ช่วงเวลานี้ ยังมีความจำเป็นอยู่ในระดับแรงดันไฟฟ้านี้ที่ส่งผลต่อการป้อนกำลังไฟฟ้าปกติหรือกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานจริง (Real Power) ที่ใช้งานให้กับกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำที่มีคุณสมบัติของโอห์มมิกโดยทั่วไป จะส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าที่จุดป้อนสัญญาณ ในกรณีของเครือข่ายที่มีคุณลักษณะของสายฟีดเดอร์ที่มีขนาดยาวเป็นพิเศษ แรงดันไฟฟ้าจะต้องถูกตั้งค่าการใช้งานที่สูงเพิ่มขึ้นในด้านของหม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่มีค่าต่ำกว่าจุดเทรสโฮลด์ที่กำหนด คือ 207 V ที่ยังคงเก็บรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าได้อย่างคงที่ หากกำลังไฟฟ้าจริง (Active Power) ถูกป้อนไปยังผู้บริโภคในขณะที่ปราศจากการดูดซับกำลังไฟฟ้าที่มีขนาดเหมือนกันในเวลาเดียวกัน การจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นมากกว่าขีดจากัด ณ จุดป้อนกำลังไฟฟ้า (Feed-In) อาจเป็นสิ่งที่จำเป็น (แสดงรูปที่ 11. ) อย่างไรก็ตาม อินเวอร์เตอร์อาจลดแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อกริดในช่วงเวลาเดียวกับการเฟสล้างหลังของกำลังไฟฟ้าที่ใช้งาน (Lagging Reactive Power) ดังนั้น รหัสที่ใช้ในทางปฏิบัติงาน อินเวอร์เตอร์มีค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ที่วัดได้เป็นค่า “Displacement Power Factor” (DPF) (รูปคลื่นแรงดันและกระแสที่โหลดเป็นคลื่นรูปซายน์ ค่าความเพี้ยนฮาร์โมนิกส์รวมของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าจะมีค่าน้อยมาก) มากกว่า 95 Lagging/Leading ขึ้นไป จากโรงกำเนิดกำลังไฟฟ้าขนาด 3.68 kVA หากโรงกำเนิดไฟฟ้าผลิตกำลังไฟฟ้าเกิน 13.8 kVA “Displacement Power Factor” ควรมากกว่า 0.9 ขึ้นไป

11

รูปที่ 11. การตั้งค่าของแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นอาจทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดกับการแก้ปัญหา: “Lagging Reactive Power”

12

รูปที่ 12. หน่วยผลิตกำลังไฟฟ้าจะต้องดูด “Lagging Reactive Power” เกินร้อยละ 50 ของการใช้กำลังไฟฟ้า เพื่อการลดทอนแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน

3.2.2 Three-Phase Feed-In

รหัสของการปฏิบัตินี้มีจุดมุ่งหมาย เพื่อให้บรรลุเป้าหมายของการแข็งขันในด้านการสมดุลแรงดันไฟฟ้าในกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำ โดยมีโรงงานขนาดใหญ่ป้อนเข้าไปในกริดที่เป็นแบบสมมาตรที่เป็นไปได้ แต่มีไม่ได้กฎระเบียบใด ๆ เป็นพิเศษสำหรับโรงกำเนิดไฟฟ้า PV ที่มีขนาดเกิน 13.8 kVA; โหลดที่ไม่สมดุลของ 4.6 kVA ต่อเฟส ที่เป็นอิสระจากกำลังไฟฟ้า แม้ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดใดๆ ก็ตาม แต่ขีดจำกัดของโหลดไม่สมดุลหมายความว่าอย่างน้อยส่วนหนึ่งของโรงกำเนิดไฟฟ้า PV ที่ผลิตกำลังไฟฟ้าเกิน 13.8 kVA ต้องการที่ใช้งานแรงดันไฟฟ้าแบบ 3 เฟส นอกจากนี้ การปรับใช้อินเวอร์เตอร์ 3 เฟส ยังมีวิธีการอื่นๆ ในการเชื่อมต่อการสื่อสารเข้ากับอินเวอร์เตอร์แบบเฟสเดียว

3.2.3  Remote Power Limitation

 “Distribution Grid Operator” ควรจะสามารถควบคุมการจำกัดค่ากำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากโรงไฟฟ้า PV ไม่เกินร้อยละ 10 ของค่ากำลังไฟฟ้าที่ได้ในการใช้งานจริง (Nominal Power Max:Pnom) ของระบบกริดแรงดันไฟฟ้าต่ำ (ในบริบทที่พิสูจน์ โดยวิธีการเพิ่มเปอร์เซนต์ขึ้นที่ละ 60, 30, หรือศูนย์เปอร์เซ็นต์ของค่ากำลังไฟฟ้าที่ได้ในการใช้งานจริง) ท่ามกลางตัวแปรอื่น ๆ ด้วยเหตุผลที่เป็นไปได้สำหรับข้อจำกัดกำลังไฟฟ้ารวมถึงระยะเวลาสั้นๆ เมื่อเกิดการโอเวอร์โหลดของสายส่งแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางของกริด เป็นต้น ความต้องการของรหัสของการปฏิบัตินี้ใช้กับโรงไฟฟ้า PV ที่มีกำลังการผลิตที่มีมากกว่า 100 กิโลวัตต์

13

รูปที่ 13. อินเวอร์เตอร์เฟสเดียวที่ออกแบบกำลังไฟฟ้าได้สูงสุด 4.6 kVA ของการใช้กำลังไฟฟ้าทั้งหมดต่อเฟสสัมพันธ์กับรัหส AR 4105

4. The Renewable Energy Sources Act (EEG)

The Renewable Energy Sources Act [a] หรือ EEG (German:Erneuerbare-Energien-Gesetz: EEG) คือ กฎหมายของสหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมันที่เดิมสนับสนุนโครงการ “Feed-In Tariff (FIT)” เพื่อส่งเสริมการผลิตกำลังไฟฟ้าทดแทน The EEG (2014), เวอร์ชันปัจจุบัน คือ กฎหมายที่ใช้กำหนดแทนการเปลี่ยนแปลงระบบการประมูลสำหรับเทคโนโลยีในปี 2017 ซึ่งให้ความสำคัญกับการผลักดัน เรื่อง ด้านพลังงานหมุนเวียนอย่างเป็นรูปธรรม ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลให้การพัฒนาพลังงานหมุนเวียนของสหพันธ์ฯ คืบหน้าอย่างก้าวกระโดด โดยเฉพาะในการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยกฏหมายดังกล่าวข้างต้นนี้ การกำหนดแนวทางในการเพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียนในการผลิตกระแสไฟฟ้า รวมทั้งส่งเสริมให้มีการลงทุนผลิตและป้อนกระแสไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนในรูปแบบต่างๆ โดยการให้ผลตอบแทนต่อหน่วยที่สูงกว่าปกติในช่วงเวลาที่กำหนด ซึ่งได้สร้างความมั่นใจให้กับนักลงทุนและส่งผลให้ปริมาณการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนเพิ่มขึ้นจาก 30,000 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมงในปีค.ศ. 1999 เป็นกว่า 90,000 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมงในปีค.ศ. 2008

14

รูปที่ 14. ความต้องการของ EEG 2012 เมื่อการมีส่วนร่วมของโรงกำเนิดกำลังไฟฟ้า PV เกิดขึ้นใหม่และที่มีอยู่ในการบริหารจัดการ “Feed-In”

15

รูปที่ 15. การจัดการด้านการควบคุมกำลังไฟฟ้าด้วยระยะไกลจากคลื่นความถี่วิทยุสำหรับโรงไฟฟ้า PV ขนาด 100 kWp

สรุป: เนื้อหาบทความข้างต้นได้อธิบายถึงตัวอย่างประเทศในแถบยุโรปในการขับเคลื่อนโรงไฟฟ้า PV ที่เป็นผู้ผลิตกำลังไฟฟ้าหลักในโซนแถบนี้ ส่วนตัวอย่างประเทศแถบทวีปเอเชียที่ผลักดันและพัฒนาระบบกริดอัจฉริยะ อาทิเช่น จีน ญี่ปุ่นและเกาหลีใต้ รวมถึงประเทศไทยที่จำเป็นต้องสนุบสนุนแรงขับเคลื่อนสำคัญทั้งในด้านนโยบายและการลงมือปฏิบัติอย่างเป็นรูปธรรมมากยิ่งขึ้น อันได้แก่ การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและการใช้พลังงานอย่างคุ้มค่าและเกิดประโยชน์สูงสุด  การพึ่งพาพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน การเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบโครงข่ายเดิมที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เพื่อให้เพียงพอต่อการใช้พลังงานในอนาคตต่อไป

Leave a Comment