ปัจจุบัน การพัฒนาเทคโนโลยีควบคู่กับความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าแบบกระจายถือเป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยมในการสนับสนุนการผลิตไฟฟ้าที่ประหยัดค่าใช้จ่าย และลดการปล่อยมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะพลังงานหมุนเวียนยอดนิยมอย่างระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ – เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ที่พึ่งพาแหล่งพลังงานธรรมชาติที่ควบคุมได้ยาก ส่งผลให้กำลังการผลิตแปรปรวน และเกิดผลกระทบต่อระบบไฟฟ้า การรวมระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กเข้ากับระบบจำหน่ายไฟฟ้าจัดเป็นการให้บริการเสริมเพื่อปรับปรุงคุณภาพแรงดันไฟฟ้าในระบบ และลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้า

สาเหตุการเกิดแรงดันไฟฟ้าเกิน เมื่อบูรณาการพลังงานแสงอาทิตย์ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า

หากสัดส่วนการเข้ามาของ PV เพิ่มสูง อาจทำให้การควบคุม และการดำเนินงานของระบบไฟฟ้ายากลำบาก หนึ่งในความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับสัดส่วนการเข้ามาของ PV สูงคือ การโอเวอร์โหลดของส่วนประกอบในระบบไฟฟ้าเช่น หม้อแปลงไฟฟ้า และสายไฟฟ้า การสั่นสะเทือนของกระแสไฟฟ้าจริง และกระแสปฏิกิริยา การเกิดความผิดพลาดในการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันในระบบไฟฟ้า รวมถึงการเสียสมดุลของแรงดันไฟฟ้า… ในบรรดาผลกระทบเหล่านี้ แรงดันไฟฟ้าเกินจัดเป็นความท้าทายหลักที่ทำให้การพัฒนาระบบ PV ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าเป็นไปได้ยากขึ้น ระบบ PV ก่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกิน และสร้างกระแสไฟฟ้าย้อนกลับจากผู้ใช้ไปยังแหล่งจ่ายไฟ ในช่วงที่การใช้ไฟฟ้าของผู้ใช้มีโหลดต่ำ แต่กำลังการผลิตของ PV ในช่วงเวลานั้นสูง ดังนั้น เมื่อสัดส่วนการเข้ามาของไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในระบบไฟฟ้าเพิ่มขึ้น การเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และจะทวีความรุนแรงมากขึ้น ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า เนื่องจากอัตราส่วน R/X ของระบบจำหน่ายไฟฟ้าค่อนข้างสูง

วิธีปรับปรุงแรงดันไฟฟ้า เมื่อมีการบูรณาการพลังงานแสงอาทิตย์ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า

ตามมาตรฐาน ANSI C84.1 ขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อจะต้องถูกจำกัดให้อยู่ในขอบเขต ±5% ของ𝑈𝑑𝑚 ดังนั้น เราสามารถประมาณกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถจ่ายเข้าสู่ระบบได้ โดยไม่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินดังนี้:

เมื่อพิจารณาสูตรด้านบน เราจะเห็นว่า หากต้องการเพิ่มปริมาณกำลังไฟฟ้าที่จ่ายเข้าสู่ระบบไฟฟ้า โดยไม่ละเมิดข้อจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตตรงจุดเชื่อมต่อทั่วไป (หรือหากต้องการให้แน่ใจว่า แรงดันไฟฟ้าถูกต้องตามมาตรฐานเมื่อมีการบูรณาการ PV สูง) สามารถใช้วิธีการดังต่อไปนี้:

• ปรับปรุงระบบไฟฟ้าเพื่อลด 𝑋𝑡ℎ และ 𝑅𝑡ℎ
• ใช้กำลังไฟฟ้าปฏิกิริยาในการปรับแรงดันไฟฟ้าของระบบ
• ใช้เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบเปลี่ยนได้ ขณะใช้งาน (OLTC) เพื่อเปลี่ยนแปลง 𝑈𝑡ℎ
• ใช้ระบบเก็บพลังงานเพื่อจำกัดกำลังไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้าสู่ระบบไฟฟ้า

ในวิธีการเหล่านี้ การปรับปรุงระบบไฟฟ้าดูเหมือนเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุด ในการแก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้าเกินในสภาวะที่มีกำลังการผลิต PV สูง เราสามารถลดความต้านทานของสายไฟในระบบจำหน่ายไฟฟ้าได้ โดยการเปลี่ยนสายไฟเก่าเป็นสายไฟใหม่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น หรือ เพิ่มสายไฟใหม่ขนานกับสายไฟเดิม เพื่อลดการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อทั่วไป นอกจากนี้ การลดความต้านทานของสายไฟสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนหม้อแปลงไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้มีข้อจำกัดหลักคือ ค่าใช้จ่ายสูง และคาดเดายากหากใช้กับระบบไฟฟ้าทั้งหมด ค่าใช้จ่ายนี้จะแตกต่างกันไปตามโครงสร้างระบบไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าลัดวงจร ความยาวของสายไฟ และชนิดของสายไฟที่ใช้เมื่อปรับปรุงระบบไฟฟ้า อีกทั้งกำลังไฟฟ้าจากระบบ PV มักจะน้อยกว่ากำลังไฟฟ้าที่คำนวณตามทฤษฎีในหนึ่งปี ดังนั้นการอัปเกรดระบบไฟฟ้าอาจไม่ใช่วิธีการที่คุ้มค่าในการปรับปรุงแรงดันไฟฟ้า

ในระบบส่งกำลังไฟฟ้า อัตราส่วน R/X ค่อนข้างเล็ก ดังนั้นการกระจายกำลังไฟฟ้าปฏิกิริยาจึงเป็นวิธีหลักในการปรับแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า อัตราส่วนนี้มักจะค่อนข้างสูง ดังนั้นการใช้กำลังไฟฟ้าปฏิกิริยาอาจไม่มีประสิทธิภาพสักเท่าไหร่ แต่วิธีนี้ยังคงเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณกำลังไฟฟ้าที่ PV สามารถจ่ายเข้าสู่ระบบได้ ประสิทธิภาพของวิธีนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของระบบไฟฟ้าและอัตราส่วน R/X อย่างมีนัยยะ โดยเฉพาะการใช้กำลังไฟฟ้าปฏิกิริยาที่เกิดจากอินเวอร์เตอร์ของ PV อย่างไม่เหมาะสม อาจนำไปสู่การอุดตันและเพิ่มการสูญเสียกำลังไฟฟ้าในระบบจำหน่ายไฟฟ้า

การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบเปลี่ยนได้ขณะใช้งาน (OLTC) จึงเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน แต่ต้องมีวิธีการควบคุม OLTC ที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของ OLTC และแก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้า การศึกษาก่อนหน้านี้ได้เสนอวิธีการควบคุม OLTC ผ่านสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับจากจุดต่าง ๆ ในระบบไฟฟ้า วิธีนี้ต้องการค่าใช้จ่ายในการลงทุน และการดำเนินการสำหรับโครงสร้างพื้นฐานทางเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ซึ่งอาจเพิ่มค่าใช้จ่ายโดยรวมและลดประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของการใช้หม้อแปลงไฟฟ้ากับ OLTC หากใช้ OLTC เพียงชุดเดียว การกระจายกำลังไฟฟ้า PV ที่ไม่เท่าเทียมกันในระบบอาจเป็นปัญหาได้ เพราะในบางครั้ง OLTC อาจทำงานเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินในสายไฟ (ที่มี PV) แต่อาจทำให้แรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไปในสายไฟอื่น ๆ (ที่ไม่มี PV) ดังนั้นการใช้ OLTC ควรประสานกับวิธีการปรับปรุงแรงดันไฟฟ้าอื่นๆ ในระบบ

การลดกำลังไฟฟ้า PV เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการละเมิดแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานสะอาดและไม่มีค่าใช้จ่าย การลดกำลังผลิตจึงเป็นทางเลือกที่อาจไม่ได้รับการยอมรับ แต่สิ่งนี้อาจเป็นวิธีการที่ไม่อาจเลี่ยงได้ และประหยัดสำหรับระบบ PV ที่บูรณาการเข้ากับระบบจำหน่ายไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ระบบเก็บพลังงานจึงได้รับการเสนอให้เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่น่าท้าทายของพลังงานหมุนเวียน กำลังไฟฟ้า PV ซึ่งการเข้าสู่ระบบจะถูกจำกัดไว้ในระดับที่กำหนด โดยเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ และใช้พลังงานที่เก็บไว้นี้ในช่วงเวลาที่มีการใช้ไฟฟ้าหรือเมื่อราคาค่าไฟฟ้าสูงได้...

เทคโนโลยีแบตเตอรี่เก็บพลังงาน - วิธีการปรับแรงดันไฟฟ้าใหม่ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า

เทคโนโลยีแบตเตอรี่เก็บพลังงาน (BESS) พัฒนาอย่างแพร่หลายในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ยังคงมีปัญหาหลักเกี่ยวกับการใช้งาน BESS ซึ่งก็คือ เงินลงทุนเริ่มต้นที่สูง จึงจำเป็นต้องมีกลยุทธ์เพิ่มประสิทธิภาพในการปรับขนาดของระบบ BESS โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น การวิเคราะห์ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ BESS นำมาให้ ความสามารถของ BESS ในการปรับปรุงแรงดันไฟฟ้า อายุการใช้งานของ BESS ในโหมดการทำงานต่างๆ การประสาน BESS กับเครื่องมือปรับแรงดันไฟฟ้าอื่นๆ นอกจากนี้ ด้วยกลยุทธ์การควบคุม BESS ที่มีประสิทธิภาพ สามารถลดการสูญเสียรวม และควบคุมแรงดันไฟฟ้าในระบบภายใต้สภาวะที่มีการบูรณาการ PV สูงได้

อย่างไรก็ตาม หากขยายการใช้งาน BESS ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า การวิจัยเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพตำแหน่ง และขนาดของ BESS เป็นปัจจัยสำคัญสองประการที่ต้องพิจารณาเพื่อให้แน่ใจว่า การใช้งานในเชิงพาณิชย์จะมีประสิทธิภาพ ปัจจัยเหล่านี้มีผลกระทบต่อประโยชน์ทางเศรษฐกิจเป็นอย่างมาก เมื่อ BESS ถูกบูรณาการเข้ากับระบบไฟฟ้า การจัดวาง BESS ในตำแหน่งที่ไม่เหมาะสม และขนาดใหญ่เกินไป อาจทำให้ค่าใช้จ่ายในการลงทุนเพิ่ม ดังนั้น กลยุทธ์การกำหนดขนาดของ BESS ควรพิจารณาเกี่ยวกับตำแหน่งและการประสานงานการดำเนินงานของ BESS เพิ่มเติม เพื่อแก้ไขความท้าทายที่เกิดจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนทั่วไปและระบบ PV