กรณีศึกษาการใช้ระบบกักเก็บพลังงานชนิดล้อตุนกำลังเพื่อรักษาความถี่ของระบบไฟฟ้าขนาดเล็กแบบแยกโดดของอำเภอเมืองแม่ฮ่องสอน

Abstract

ด้วยข้อจำกัดเชิงพื้นที่ของอำเภอเมืองแม่ฮ่องสอน หากเกิดเหตุขัดข้องในระบบสายส่งที่จ่ายไฟฟ้าให้กับอำเภอเมืองแม่ฮ่องสอน ระบบไฟฟ้าของอำเภอเมืองแม่ฮ่องสอนจะเข้าสู่การทำงานในสภาวะแยกโดด และพึ่งพาการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานภายในพื้นที่เพื่อจ่ายไฟให้เพียงพอตามความต้องการของโหลด ในสถานการณ์ดังกล่าวระบบไฟฟ้าจะมีความอ่อนไหวต่อความผันผวนของโหลดและแหล่งจ่ายในพื้นที่เป็นอย่างมาก โดยเฉพาะความถี่ของระบบไฟฟ้าเป็นปัญหาสำคัญอย่างหนึ่งที่ควรคำนึงถึง เพราะมีระบบไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีความผันผวนเร็วและสูงอย่างพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่ รวมถึงความผันผวนของโหลดผู้ใช้ไฟร่วมด้วย ระบบแบตเตอรี่มักเป็นตัวเลือกที่นำมาใช้จัดการความผันผวนที่เกิดขึ้น แต่หากแบตเตอรี่ต้องรองรับภาระความผันผวนเร็วและสูง จะส่งผลให้ขนาดแบตเตอรี่ที่ติดตั้งมีขนาดใหญ่ รวมทั้งความถี่การใช้งานที่สูงก็จะทำให้อายุแบตเตอรี่สั้นลง งานวิทยานิพนธ์นี้จึงนำเสนอการประยุกต์ใช้ระบบล้อตุนกำลังร่วมกับระบบแบตเตอรี่ เพื่อรักษาความถี่ของระบบไฟฟ้าขนาดเล็กของอำเภอเมืองแม่ฮ่องสอนในสภาวะแยกโดด โดยกำหนดให้รับภาระในส่วนที่มีความผันผวนเร็ว ระบบล้อตุนกำลังเป็นระบบกักเก็บพลังงานทางกลที่มีคุณสมบัติเด่นในเรื่องกำลังไฟฟ้าสูง การตอบสนองรวดเร็ว และอายุการใช้งานยาวนาน จึงเหมาะสำหรับการใช้งานเชิงกำลังไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ อย่างปัญหาความผันผวนของความถี่ของระบบไฟฟ้า วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอแนวทางการแก้ไขปัญหาความเบี่ยงเบนความถี่ในระบบไฟฟ้า 2 แนวทาง คือ 1) การควบคุมความถี่โหลดด้วยระบบล้อตุนกำลังร่วมกับระบบแบตเตอรี่และโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขนาดเล็ก สำหรับความผันผวนเร็ว ปานกลาง และช้า ตามลำดับ และ 2) การปรับเรียบกำลังผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยระบบล้อตุนกำลังและระบบแบตเตอรี่ เพื่อลดความผันผวนของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ ข้อมูลที่ใช้ในการศึกษาจะอาศัยข้อมูลจริงของแหล่งผลิตไฟฟ้าและโหลดในพื้นที่ เพื่อออกแบบแนวทางที่เหมาะสมในการประสานการทำงานของระบบกักเก็บพลังงาน ผลการจำลองด้วยโปรแกรม DIgSILENT แสดงให้เห็นว่าการใช้ระบบล้อตุนกำลังร่วมกับแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีอยู่ในพื้นที่สามารถช่วยรักษาความถี่ของระบบให้เป็นไปตามมาตรฐาน และการใช้ระบบล้อตุนกำลังเพื่อรองรับความผันผวนเร็วทดแทนภาระงานเดิมของแบตเตอรี่ ทำให้ระบบล้อตุนกำลังที่ใช้มีขนาดเล็กและสามารถช่วยลดขนาดติดตั้งของแบตเตอรี่ รวมถึงลดรอบการทำงานและความเสื่อมจากการใช้งานที่เกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ได้ ส่งผลให้อายุการทำงานของแบตเตอรี่ยาวนานขึ้น