Friday, July 21MM Thailand

ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ (Smart Grid)

89 Views

ในช่วงปลายศตวรรตที่ 19 ระบบโครงข่ายไฟฟ้าได้ถูกพัฒนาและนำมาใช้ทดแทนระบบโครงข่ายไฟฟ้าที่มีการผลิต ไฟฟ้าแบบรวมศูนย์ (Centralize Power Generation) ซึ่งมีโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ใช้พลังงานดั้งเดิม (Conventional Energy) ในการผลิตไฟฟ้าจ่ายให้ทั้งโครงข่าย ไปเป็นระบบโครงข่ายไฟฟ้าที่มีการผลิตแบบกระจาย (Distributed Power Generation) ซึ่งมีโรงไฟฟ้าตั้งแต่ขนาดเล็กถึงใหญ่ที่ใช้พลังงานดั้งเดิมและพลังงานทดแทน (Conventional and Renewable Energy) กระจายอยู่ทั่วโครงข่ายพร้อมทั้งจ่ายไฟฟ้าในทุกระดับของโครงข่าย

ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ (Smart Grid)

จากการที่การผลิตแบบกระจายมีโรงไฟฟ้ามากมายหลายขนาดกระจายอยู่ทุกระดับของโครงข่ายทำให้เกิดปัญหา และความซับซ้อนในการควบคุมโครงข่ายให้มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ จึงเกิดแนวความคิดในการพัฒนาระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ (Smart Grid) ขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว โดยนิยามทั่วไปของระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะนั้นค่อนข้างกว้างและมีการตี ความแตกต่างกันแล้วแต่หน่วยงานที่นำไปปฏิบัติ แต่สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้

ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ คือ ระบบโครงข่ายไฟฟ้าสมัยใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารในการเก็บข้อมูลและทำการสั่งการควบคุมโครงข่ายไฟฟ้า โดยใช้ข้อมูลดังกล่าวในการตัดสินใจ ยกตัวอย่าง เช่น เก็บข้อมูลพฤติกรรมของโหลดจากผู้ใช้งานและการผลิตไฟฟ้าจากผู้ผลิต การควบคุมอัตโนมัติของระบบโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อทำการปรับปรุงประสิทธิภาพความเชื่อถือได้ ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ และความยั่งยืนในการผลิตและจ่ายไฟฟ้าในระบบโครงข่ายไฟฟ้า

นิยามของระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

Union Commission Task Force for Smart Grids กำหนดนิยามของ ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ ว่า ระบบโครงข่ายไฟฟ้าที่มีความสามารถในการลดค่าใช้จ่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในการรวมพฤติกรรมและการกระทำของผู้ใช้ไฟฟ้าทั้งหมด ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าในวิธีการเพื่อให้แน่ใจได้ว่าเป็นระบบไฟฟ้าที่มีความยั่งยืน และมีประสิทธิภาพทางเศรษฐศาสตร์ โดยมีการสูญเสียภายในระบบที่ต่ำ มีคุณภาพในระดับที่สูง มีความมั่นคงในการจ่ายไฟฟ้า และมีความปลอดภัย

ในส่วนของ The U.S. Department of Energy Smart Grid Task Force ได้ทำการนิยาม ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ ว่า มีความมุ่งหมายและตอบสนองต่อระบบไฟฟ้าที่ปั่นป่วน โดยการแก้ไขการปั่นป่วนนั้นด้วยตัวเอง อนุญาตให้ผู้ใช้ไฟฟ้าที่มีกำลังต่ออยู่กับโครงข่ายไฟฟ้ามีส่วนร่วม มีการจัดเตรียมระบบการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด พร้อมทั้งระบบสะสมพลังงานทางเลือกต่างๆ อนุญาตให้มีโอกาสที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมต่างเข้าร่วมในระบบ ทำให้เกิดประสิทธิภาพและสมดุลของการใช้ทรัพยากรต่างๆ ในระบบในการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ และจัดหาไฟฟ้าที่มีคุณภาพไฟฟ้าตามที่ต้องการในเศรษฐกิจยุคดิจิตอล

สำหรับประเทศไทย การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (PEA Smart Grid) ได้ให้นิยามของ ระบบโครงข่ายอัจฉริยะ ว่า โครงข่ายไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและสื่อสารมาบริหารจัดการควบคุม การผลิต ส่ง และจ่ายพลังงานไฟฟ้า สามารถรองรับการเชื่อมต่อระบบผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือกที่สะอาด ที่กระจายอยู่ทั่วไปและระบบบริหารการใช้สินทรัพย์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด รวมทั้งให้บริการกับผู้เชื่อมต่อกับโครงข่ายผ่านมิเตอร์อัจฉริยะได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีความมั่นคง ปลอดภัย เชื่อถือได้ มีคุณภาพไฟฟ้าได้มาตรฐานสากล ตามความต้องการของผู้ใช้ไฟฟ้าในศตวรรษที่ 21 ก่อให้เกิดประโยชน์ต่อระบบพลังงานของประเทศ คุณภาพชีวิตประชาชนผู้ใช้ไฟฟ้า รวมทั้งชุมชน สังคมและสิ่งแวดล้อม

จากนิยามข้างต้นเราจะเห็นได้ว่าระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะนั้นเกิดจากแรงขับเคลื่อนสำคัญ 3 ประการ ได้แก่

  1. เพิ่มประสิทธิภาพ (Efficiency) โดยรวมของระบบการผลิต ส่งจ่าย และการใช้พลังงานให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และสามารถสื่อสารแบบเวลาจริงและเป็นแบบอัตโนมัติ และมีคุณภาพ (Quality) ไม่มีปัญหาการเบี่ยงเบนของแรงดัน (Voltage) กระแสไฟฟ้า (Current) หรือความถี่ (Frequency)
  2. รองรับการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) ต่างๆ เช่น แสงอาทิตย์ ลม ฯลฯ ที่เชื่อมต่อเข้ากับระบบโครงข่ายไฟฟ้า
  3. เพิ่มความน่าเชื่อถือได้ของระบบโครงข่ายไฟฟ้า โดยมีกลไกในการนำระบบกลับในสภาวะผิดพร่องทางไฟฟ้า (Fault) กลับสู่สภาวะปกติได้เองโดยอัตโนมัติ (Self-Healing) เนื่องจากใช้ระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงทำการควบคุม และมีเสถรียรภาพที่ยั่งยืน

ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ ณ วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยนเรศวร

ส่วนประกอบของโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ มีส่วนประกอบหลักที่สำคัญ 2 ส่วน ประกอบด้วย

  1. แหล่งผลิตไฟฟ้า (Energy Resource)
    แหล่ง ผลิตไฟฟ้าในโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะจะต้องสามารถควบคุมสั่งการให้ผลิตไฟฟ้าได้ เพียงพอกับความต้องการการใช้ไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถบริหารจัดการแหล่งผลิตไฟฟ้าที่ไม่เสถียรภาพ เช่น แหล่งผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทน โดยเฉพาะระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่เสถียรภาพ กำลังไฟฟ้าที่ระบบฯ ผลิตได้ขึ้นอยู่กับความเข้มรังสีอาทิตย์ ดังนั้น ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัฉจริยะจะต้องมีระบบและกลไกในการควบคุมการผลิตไฟฟ้าของแหล่งผลิตไฟฟ้าที่ไม่มีเสถียรภาพให้สามารถทำงานร่วมกับแหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีความเสถียรภาพสูง เช่น แหล่งผลิตไฟฟ้าจากพลังงานฟอสซิล ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
  2. ระบบควบคุมและสั่งการและแสดงผล (Control and Monitoring)
    ระบบ ควบคุมสั่งการและแสดงผลของระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะสามารถที่จะควบคุม และสั่งการให้เกิดความสุมดุลระหว่างการใช้พลังงาน (Demand) และผู้ผลิตพลังงาน (Supply) เพื่อให้เกิดความสมดุล (Energy Balance) เพื่อความเสถียรภาพและประสิทธิภาพในการบริหารจัดการพลังงาน

ประโยชน์ของระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ มีการติดตั้งมิเตอร์ไฟฟ้าอัจฉริยะ (Smart Meter) และระบบสื่อสารสัญญาณต่างๆ ติดตามตำแน่งของผู้ใช้ไฟฟ้า เพื่อทราบข้อมูลในการใช้เวลาจริง (Real Time) อีกด้วย นอกจากนี้ ระบบสายส่งไฟฟ้าสมัยใหม่ยังมีการทำงานเป็นระบบโทรคมนาคมไปพร้อมกันด้วย คือ มีการส่งสัญญาณข้อมูลดิจิตอลมาในสายส่งพร้อมกับกำลังไฟฟ้า เรียกระบบนี้ว่า ระบบสื่อสารในสายสาธารณะ (Public Line Communication System : PLC) ซึ่งระบบบดังกล่าวสามารถรับภาพโทรทัศน์ หรือเสียงวิทยุโดยไม่จำเป็นต้องใช้สายอากาศ และสามารถใช้อินเทอร์เน็ตโดยไร้สาย นอกจากนี้ ยังสามารถควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านได้ทำให้ผู้ใช้บริการไฟฟ้ารู้ถึงสภาวะการใช้ไฟฟ้าตามเวลาจริง และผู้บริโภคสามารถตรวจสอบค่าไฟฟ้าได้ตามเวลาจริงจะสามารถช่วยลดปริมาณการ ใช้ไฟฟ้าลงได้ถึงร้อยละ 10-15

สำหรับผู้ให้บริการไฟฟ้า สามารถบริหารจัดการภาระกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้โหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำการซื้อขายไฟฟ้าได้ และสามารถตรวจสอบตำแหน่งที่มีความผิดพร่องทางไฟฟ้า (Fault) ได้ในทันทีที่เกิดเหตุ

ในส่วนผู้ผลิตไฟฟ้า สามารถชะลอการลงทุนก่อสร้างโรงไฟฟ้าใหม่ๆ สามารถใช้ผสมผสานแหล่งกำเนิดพลังไฟฟ้าแบบดั้งเดิมเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เป็นพลังงานทดแทน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม ชีวมวล ฯลฯ ได้ และควบคุมคุณภาพทางไฟฟ้าให้มีค่าอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานและยอมรับได้

ดังนั้นระบบส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าอัจฉริยะ (Smart Grid) จะเป็นเทคโนโลยีใหม่ ที่จะมาเปลี่ยนรูปแบบการส่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้มีความทันสมัย รวมไปถึงการปรับพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าตามผลการวิเคราะห์และประมวลผลของซอฟต์แวร์ ทำให้ผู้ใช้บริการเห็นถึงประโยชน์ที่ได้รับและสามารถตระหนักในความสำคัญของ การลดพลังงานและใช้ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
MM Thailand on FacebookMM Thailand on Youtube
MM Thailand
 
MM THAILAND นำเสนอข้อมูลรอบด้านเกี่ยวกับอุตสาหกรรมการผลิต