โครงข่ายไฟฟ้าแบบดั้งเดิมเป็นระบบทำงานในทิศทางเดียว กำลังไฟฟ้าจะถูกส่งจากโรงไฟฟ้า ผ่านระบบโครงข่ายไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า โดยไม่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลใดๆ ทั้งสิ้น โครงสร้างพื้นฐานของระบบนี้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าหนึ่งร้อยปี แต่แนวโน้มการพัฒนาในปัจจุบันกลับกำลังเผชิญหน้ากับความท้าทายมากมายเช่น ความต้องการพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้น ความมั่นคงของโครงข่าย และมลภาวะทางสิ่งแวดล้อมจากการใช้พลังงานฟอสซิล ปัจจุบัน พลังงานไฟฟ้าคิดเป็นสัดส่วนใหญ่ของการบริโภคพลังงาน เราจึงจำเป็นต้องพัฒนาระบบไฟฟ้าให้มั่นคง เชื่อถือได้ และง่ายต่อการจัดการมากขึ้น เมื่อเผชิญกับความต้องการเหล่านี้ โครงสร้างพื้นฐานของโครงข่ายไฟฟ้าในปัจจุบันต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่จากโครงข่ายไฟฟ้ารูปแบบดั้งเดิมสู่โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

คำจำกัดความโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะจัดเป็นแนวโน้มการพัฒนาในยุคสมัยใหม่ โครงข่ายนี้ใช้ระบบเทคโนโลยีสารสนเทศขั้นสูงทำให้สามารถสื่อสารได้สองทิศทางระหว่างผู้ให้บริการไฟฟ้าและผู้ใช้ไฟฟ้า สร้างโครงข่ายการจ่ายไฟฟ้าที่ทันสมัยยิ่งขึ้น โครงข่ายไฟฟ้านี้อนุญาตให้มีการแลกเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าและข้อมูลบนโครงข่ายในสองทิศทาง สิ่งนี้คาดว่า จะเป็นการปฏิวัติครั้งใหม่ตั้งแต่กระบวนการผลิตไฟฟ้า การส่งจ่ายพลังงาน ไปจนถึงการใช้พลังงานในสถานประกอบการของลูกค้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความปลอดภัยในการดำเนินงานของระบบไฟฟ้า

กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) ได้ให้คำจำกัดความของโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะว่า: “โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ คือ โครงข่ายการกระจายพลังงานที่เป็นระบบอัตโนมัติ และกระจายตัวอย่างกว้างขวาง มีลักษณะพิเศษคือ การส่งกระแสไฟฟ้าและข้อมูลสองทิศทาง มีความสามารถในการเฝ้าติดตามสัญญาณทั้งหมดตั้งแต่โรงไฟฟ้าไปจนถึงพฤติกรรมการใช้พลังงานของลูกค้า โครงข่ายไฟฟ้านี้ผสานข้อดีของการคำนวณและการสื่อสารแบบกระจายตัว เพื่อให้ข้อมูลตามเวลาจริง ช่วยให้เกิดความสมดุลเกือบจะในทันทีระหว่างอุปทานและอุปสงค์ในระดับอุปกรณ์ต่างๆ”

ความแตกต่างระหว่างโครงข่ายไฟฟ้ารูปแบบดั้งเดิมและโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

โดยรวมแล้ว โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะอนุญาตให้รวมโครงข่ายไฟฟ้ารูปแบบดั้งเดิมเข้ากับระบบสื่อสารสองทิศทาง ทำให้สามารถเฝ้าติดตาม และวัดการใช้พลังงานจากฝั่งผู้ใช้ไฟฟ้าได้ ในตารางที่ 1 ด้านล่างนี้แสดงการเปรียบเทียบสั้นๆ ระหว่างโครงข่ายไฟฟ้ารูปแบบดั้งเดิมและโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

ตารางที่ 1. การเปรียบเทียบระหว่างโครงข่ายไฟฟ้ารูปแบบดั้งเดิมและโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสองส่วน: ฝั่งผู้ให้บริการไฟฟ้า (โรงไฟฟ้าของหน่วยงานดำเนินงานโครงข่าย, แหล่งพลังงานหมุนเวียน) และฝั่งผู้ใช้ไฟฟ้า (โหลดหลากหลายประเภท) ส่วนประกอบทั้งหมดนี้เชื่อมต่อผ่านโครงข่ายไฟฟ้าร่วมกัน

ด้วยการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีและบริการขั้นสูงใหม่ๆ ในโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ คุณลักษณะต่อไปนี้ได้ปรากฏขึ้น สรุปได้ดังนี้:

• ความไม่เป็นเนื้อเดียวกัน: โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะประกอบด้วยโหนดหลายจุด เช่น อุปกรณ์ต่างๆ, มิเตอร์อัจฉริยะ, โครงข่ายไฟฟ้าขนาดเล็ก และสถานีแปลงไฟ แต่ละองค์ประกอบมีเป้าหมายต่างกัน
• ขนาดใหญ่: โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะครอบคลุมพื้นที่กว้างและประกอบด้วยโหนดหลายจุด
• คุณลักษณะการเปลี่ยนแปลง: คุณลักษณะนี้เกิดจากราคาพลังงานที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ตามอุปสงค์และอุปทานของไฟฟ้า

กระบวนการส่งเสริมการพัฒนาโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

เมื่อเผชิญกับคุณลักษณะที่ปรากฏขึ้นในโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ ผู้ดำเนินงานโครงข่ายจำเป็นต้องมีวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการเร่งให้นำโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ ไปใช้จริง หนึ่งในขั้นตอนพื้นฐานของการทำให้โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะเป็นจริงคือ การจัดการฝั่งผู้ใช้ (DSM - Demand-Side Management) โดย DSM ถูกนิยามว่า เป็นการเปลี่ยนแปลงรูปแบบความต้องการพลังงานไฟฟ้าจากฝั่งลูกค้าด้วยวิธีการต่าง ๆ เพื่อส่งเสริมให้ลูกค้าใช้พลังงานน้อยลงในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูง หรือลดการใช้โหลดที่ไม่สำคัญจากช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงไปสู่ช่วงเวลาที่มีความต้องการต่ำ DSM มักจะเกี่ยวข้องกับการมีปฏิกิริยาโต้ตอบระหว่างสองฝ่ายที่มีส่วนร่วมกันได้แก่ บริษัทไฟฟ้าและลูกค้า ซึ่งลูกค้าอาจเป็นผู้ใช้งานต่างๆ เช่น ที่อยู่อาศัย สำนักงาน หรือแม้แต่รถยนต์ไฟฟ้าแบบไฮบริด (plug-in hybrid-electric-vehicles - PHEV) DSM สามารถปรับสมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทาน โดยไม่จำเป็นต้องสร้างโรงไฟฟ้าสำรองราคาแพงเพื่อรองรับโหลดสูงสุด อีกทั้ง DSM ยังเอื้อต่อการบูรณาการแหล่งพลังงานแบบกระจาย (แหล่งพลังงานหมุนเวียน) ซึ่งคาดว่าจะประหยัดขึ้นในขบวนการผลิตและการส่งจ่ายพลังงาน รวมถึงการใช้ DSM ยังช่วยลดปัญหาไฟดับ ลดต้นทุนการดำเนินงาน และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)ได้ด้วย