หน้าที่หลักของการจัดเก็บพลังงานในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าเสมือน

การแยกเวลาเชิงช่วงเวลา: การปรับการผลิตพลังงานที่ไม่สม่ำเสมอให้สอดคล้องกับความต้องการที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา

โรงไฟฟ้าเสมือนหรือ VPP พึ่งพาโซลูชันการจัดเก็บพลังงานอย่างมากในการแก้ปัญหาที่เกิดจากพลังงานหมุนเวียนที่ผลิตได้ในช่วงเวลาที่เรายังไม่ต้องการใช้พลังงานนั้น เช่น แสงแดดมีมากที่สุดในช่วงที่ไม่มีใครอยู่บ้าน และลมพัดแรงที่สุดในช่วงดึกๆ หลังจากที่ผู้คนปิดไฟไปแล้ว ซึ่งสิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดปัญหามากมายในการรักษาความมั่นคงของระบบกริดไฟฟ้า นี่คือจุดที่การจัดเก็บพลังงานเข้ามามีบทบาทสำคัญ ในช่วงกลางวัน เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้าออกมาเป็นจำนวนมากแต่ไม่มีใครต้องการใช้ แบตเตอรี่จะทำการกักเก็บพลังงานส่วนเกินนี้ไว้ จากนั้นในช่วงเย็น เมื่อทุกคนกลับถึงบ้านและเริ่มใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าอีกครั้ง แบตเตอรี่เหล่านี้จะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ออกมา ในขณะเดียวกัน ราคาพลังงานก็พุ่งสูงขึ้นอย่างมาก บางครั้งอาจสูงถึงสามเท่าของราคาในช่วงกลางวัน กระบวนการทั้งหมดนี้เปลี่ยนรูปแบบสภาพอากาศที่คาดเดาไม่ได้ให้กลายเป็นโอกาสทางธุรกิจที่สามารถสร้างรายได้แทนที่จะเสียรายได้ที่อาจเกิดขึ้น VPP รุ่นใหม่ในปัจจุบันใช้ควบคุมอัจฉริยะที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ ซึ่งปรับจำนวนพลังงานที่ส่งออกไปอย่างต่อเนื่องตามสภาพตลาดในขณะนั้นและความสามารถรองรับของระบบกริดในแต่ละช่วงเวลา หากไม่มีตัวกลางที่จัดเก็บพลังงานเทคโนโลยีนี้ VPP จะไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าสะอาดได้อย่างต่อเนื่องตรงตามเวลาที่ลูกค้าต้องการมากที่สุดในแต่ละวัน

ให้บริการระบบกริด: การควบคุมความถี่ การลดพีค และการสนับสนุนการเริ่มต้นใหม่หลังไฟดับ

เวลาตอบสนองที่รวดเร็วอย่างยิ่งของระบบกักเก็บพลังงาน ทำให้โรงไฟฟ้าเสมือน (VPPs) มีศักยภาพที่ก้าวข้ามการจ่ายไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว เมื่อพูดถึงการรักษาระบบสายส่งให้มีเสถียรภาพ อุปกรณ์กักเก็บเหล่านี้สามารถจ่ายพลังงานเพิ่มเติมเข้าสู่ระบบ หรือดูดซับพลังงานส่วนเกินได้ภายในประมาณหนึ่งในสิบของวินาที เพื่อรักษาระดับความถี่มาตรฐานที่ 60 เฮิรตซ์ ซึ่งเหนือกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน โดยมีประสิทธิภาพดีกว่าประมาณยี่สิบเท่าในช่วงเวลาสำคัญเหล่านั้น ในช่วงวันฤดูร้อนที่ทุกคนเปิดเครื่องปรับอากาศเต็มที่ ระบบที่ใช้แบตเตอรี่กระจายตัวจะทำงานร่วมกันเพื่อลดระดับการใช้ไฟฟ้าที่พุ่งสูงขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่ลดแรงกดดันต่อโครงสร้างพื้นฐานเดิม แต่ยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายที่มิเช่นนั้นจะต้องใช้ไปกับการเปลี่ยนหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีราคาหลายแสนบาทต่อวงจร และในช่วงที่เกิดไฟฟ้าดับล่ะ? VPPs ที่ติดตั้งระบบกักเก็บสามารถเริ่มต้นระบบไฟฟ้าในบางพื้นที่ใหม่ได้ภายในไม่กี่นาที โดยการเปิดใช้งานทรัพยากรต่าง ๆ ตามลำดับอย่างระมัดระวัง ภาพรวมทางการเงินก็ดูน่าประทับใจไม่แพ้กัน จากการศึกษาของสถาบันโพนีแมนเมื่อปีที่แล้ว ระบข่ายกักเก็บพลังงานขนาด 80 เมกะวัตต์ สามารถสร้างรายได้ประมาณ 740,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อปีจากบริการสนับสนุนต่าง ๆ ตัวเลขเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานกำลังเปลี่ยนการผลิตไฟฟ้าที่เคยเป็นเพียงกิจกรรมแบบพาสซีฟ ให้กลายเป็นสิ่งที่มีคุณค่ามากยิ่งขึ้นสำหรับการดำเนินงานของระบบสายส่งไฟฟ้าในยุคปัจจุบัน

ระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ในฐานะโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถขยายขนาดได้ของสถาปัตยกรรมโรงไฟฟ้าเสมือน

ความโดดเด่นของลิเธียมไอออน: สมรรถนะ แนวโน้มต้นทุน และการบริหารจัดการโรงไฟฟ้าเสมือนแบบมาตรฐาน

ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้กลายเป็นทางเลือกหลักสำหรับการติดตั้งโรงไฟฟ้าเสมือนในปัจจุบัน เนื่องจากสามารถจุพลังงานจำนวนมากไว้ในพื้นที่จำกัด และมีราคาที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง โดยข้อมูลจาก BloombergNEF แสดงให้เห็นว่าต้นทุนลดลงประมาณ 89 เปอร์เซ็นต์ ระหว่างปี 2010 ถึง 2023 ทำให้เทคโนโลยีนี้น่าสนใจสำหรับการใช้งานหลากหลายรูปแบบ แบตเตอรี่เหล่านี้ทำงานได้ดีโดยเฉพาะเมื่อเชื่อมต่อกับเครื่องแปลงพลังงานแบบโมดูลาร์ ซึ่งสามารถจัดการเรื่องการควบคุมความถี่และสนับสนุนแรงดันไฟฟ้าได้อย่างน่าเชื่อถือ สิ่งที่น่าสนใจคือความหลากหลายในการใช้งาน โดยรุ่นที่ใช้ในครัวเรือนเริ่มต้นที่ประมาณ 500 กิโลวัตต์ชั่วโมง ขณะที่รุ่นขนาดใหญ่สามารถสูงถึง 20 เมกะวัตต์ชั่วโมงสำหรับโครงการสาธารณูปโภคขนาดใหญ่ ช่วงความจุที่หลากหลายนี้ช่วยให้สามารถผสานเข้ากับระบบควบคุมต่างๆ ได้อย่างราบรื่นโดยไม่ยุ่งยาก

การตอบสนองที่รวดเร็วเป็นพิเศษ: การส่งกำลัง BESS ต่ำกว่า 100 มิลลิวินาที ทำให้สามารถควบคุมโรงไฟฟ้าเสมือนแบบเรียลไทม์ได้อย่างไร

ความสามารถในการส่งกำลังต่ำกว่า 100 มิลลิวินาที ทำให้ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) มีข้อได้เปรียบอย่างมากในการควบคุมโรงไฟฟ้าเสมือนแบบเรียลไทม์ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนต้องใช้เวลาหลายนาทีกว่าจะเริ่มทำงาน ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของกริดได้เกือบในทันที—บางครั้งภายในหนึ่งรอบกระแสสลับ (AC cycle) ความไวในการตอบสนองระดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อจัดการกับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่แน่นอน หรือความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน การตอบสนองที่รวดเร็วช่วยป้องกันปฏิกิริยาลูกโซ่ที่อาจนำไปสู่ภาวะไฟฟ้าดับอย่างกว้างขวาง นอกจากนี้ ผู้ดำเนินการยังสามารถสร้างรายได้เพิ่มเติมจากการให้บริการเสริมที่ต้องการความเร็วสูงเหล่านี้ อีกทั้งรายงานล่าสุดจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ระบุว่า โรงไฟฟ้าเสมือนที่ใช้เทคโนโลยี BESS ที่รวดเร็วเป็นพิเศษนี้ สามารถสร้างรายได้จากบริการสนับสนุนประมาณ 25 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์มากกว่าระบบที่ช้ากว่า

ระบบจัดเก็บพลังงานแบบกระจาย: การผสานรวมแบตเตอรี่บ้านและรถยนต์ไฟฟ้าเข้ากับระบบนิเวศของโรงไฟฟ้าเสมือน (Virtual Power Plant)

การรวมศูนย์ในระดับใหญ่: จากแบตเตอรี่ในครัวเรือนมากกว่า 50,000 ชุด สู่ขีดความสามารถที่รวมเป็นหนึ่งเดียวของโรงไฟฟ้าเสมือน

โรงไฟฟ้าเสมือน (VPPs) กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับแบตเตอรี่สำหรับบ้าน โดยเปลี่ยนอุปกรณ์ที่เคยกระจายอยู่ตามชุมชนให้กลายเป็นระบบที่ใหญ่ขึ้นและมีประโยชน์มากขึ้นต่อโครงข่ายไฟฟ้า เมื่อระบบเหล่านี้ทำงานร่วมกันกับแบตเตอรี่ในครัวเรือนจำนวนหลายหมื่นชุด จะสามารถรวมพลังงานเก็บสะสมได้หลายร้อยเมกะวัตต์ชั่วโมง ซึ่งบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าสามารถเข้าถึงใช้งานได้เมื่อมีความต้องการ การนำพลังงานที่รวมกันนี้ไปใช้มีหลายวิธี เช่น การลดช่วงเวลาความต้องการสูงสุดที่มีค่าใช้จ่ายแพง การช่วยรักษาเสถียรภาพของความถี่ในระบบกริด และการจ่ายพลังงานสำรองในพื้นที่ท้องถิ่นที่ต้องการมากที่สุด สิ่งที่ทำให้วิธีนี้พิเศษคือการรักษาระบบให้ทำงานได้อย่างราบรื่นในระดับชุมชน โดยคงการไหลของกระแสไฟฟ้าให้มีความเสถียรภายในพารามิเตอร์ที่แคบมาก อีกทั้งยังมีข้อดีเพิ่มเติมคือ เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมแล้ว แนวทางแบบกระจายศูนย์นี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการส่งไฟได้ประมาณ 7% ถึง 12% นอกจากนี้ ชุมชนมักจะฟื้นตัวจากภาวะไฟฟ้าดับได้เร็วขึ้นในช่วงพายุหรือสภาพอากาศเลวร้าย เนื่องจากแหล่งสำรองพลังงานมาจากบ้านใกล้เรือนเคียงแทนที่จะอยู่ห่างไกลออกไป

การรวมยานยนต์ไฟฟ้าแบบสองทิศทาง: การเปลี่ยนรถยนต์ไฟฟ้าให้กลายเป็นสินทรัพย์โรงไฟฟ้าเสมือนเคลื่อนที่

รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ที่มาพร้อมเทคโนโลยีเชื่อมต่อจากยานยนต์สู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้า (V2G) กำลังกลายเป็นสินทรัพย์เคลื่อนที่ที่มีค่าสำหรับโรงไฟฟ้าเสมือน (Virtual Power Plants) รถยนต์แต่ละคันโดยทั่วไปสามารถจัดเก็บพลังงานได้ระหว่าง 40 ถึง 100 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และสามารถใช้งานได้สองทิศทาง ลองนึกภาพสิ่งที่จะเกิดขึ้นหากเรารวมรถ V2G เหล่านี้เข้าด้วยกันประมาณ 10,000 คัน พวกมันจะสามารถจ่ายพลังงานสนับสนุนระบบโครงข่ายไฟฟ้าได้ทันทีประมาณ 400 เมกะวัตต์-ชั่วโมง เทียบเท่ากับโรงไฟฟ้าขนาดกลางที่ผลิตไฟฟ้าในช่วงพีค ส่วนระบบชาร์จอัจฉริยะจะช่วยรักษาระดับสุขภาพของแบตเตอรี่ไว้ ขณะเดียวกันก็ทำให้สามารถตอบสนองความต้องการของโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ในช่วงเวลากลางวัน ระบบจะดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินไว้ จากนั้นปล่อยพลังงานกลับเข้าสู่ระบบในช่วงเย็นเมื่อความต้องการไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้น สิ่งที่น่าสนใจคือ การเปลี่ยนแปลงการขนส่งทั่วไปให้กลายเป็นระบบที่ช่วยปรับเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้า ผู้ดำเนินการโรงไฟฟ้าเสมือนหลายรายจ่ายเงินให้เจ้าของรถ EV เพื่อให้รถของพวกเขาเข้าร่วมบริการต่างๆ เช่น การควบคุมความถี่ของระบบไฟฟ้า หรือตลาดกำลังผลิต

การถ่วงดุลความร่วมมือและความเสี่ยง: การจับคู่ระบบโฟโตโวลเทอิกกับแบตเตอรี่ (PV-BESS) ในการออกแบบโรงไฟฟ้าเสมือน

การเชื่อมต่อที่เหมาะสมที่สุด: เหตุใดพลังงานแสงอาทิตย์รวมกับระบบจัดเก็บพลังงานจึงเพิ่มรายได้จากโรงไฟฟ้าเสมือนและมูลค่าต่อระบบโครงข่ายไฟฟ้า

เมื่อระบบโฟโตโวลเทอิกถูกจับคู่กับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ จะก่อให้เกิดสิ่งพิเศษที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าเสมือนได้อย่างแท้จริง แผงโซลาร์ส่วนใหญ่จะผลิตไฟฟ้าได้สูงสุดในช่วงเที่ยงวัน แต่ผู้คนมักต้องการใช้พลังงานและจ่ายราคาแพงขึ้นในช่วงบ่ายแก่ๆ ระบบแบตเตอรี่จึงเข้ามาเติมเต็มช่องว่างด้านเวลาที่เกิดระหว่างช่วงที่พลังงานแสงอาทิตย์มีอยู่มาก กับช่วงที่พลังงานมีค่ามากที่สุด โดยการเก็บพลังงานแสงแดดส่วนเกินในช่วงเวลากลางวัน และปล่อยออกมาภายหลังเมื่อราคาพลังงานเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งสามารถทำกำไรได้จากความแตกต่างของราคาดังกล่าวด้วย นอกจากนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้ยังสามารถสร้างรายได้เพิ่มเติมจากการให้บริการอื่นๆ เช่น การช่วยรักษาระดับความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้า หรือการพร้อมเป็นแหล่งพลังงานสำรอง ในรายงานการศึกษาตลาดล่าสุดเมื่อปีที่แล้วระบุว่า การรวมพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ ทำให้โรงไฟฟ้าเสมือนสามารถสร้างรายได้เพิ่มขึ้นประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับการใช้แค่พลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะผู้ดำเนินการสามารถวางแผนกำหนดเวลาจ่ายพลังงานเข้าสู่โครงข่ายได้ดีขึ้น และมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์เพื่อรับเงินชดเชยในรูปแบบต่างๆ จากบริษัทสาธารณูปโภคมากขึ้น

การลดช่องว่างตามฤดูกาล: กลยุทธ์การจัดเก็บแบบไฮบริดเพื่อลดความเสี่ยงของ VPP ที่พึ่งพาพลังงานแสงอาทิตย์

ความผันแปรของแสงอาทิตย์ตามฤดูกาลก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อความน่าเชื่อถือของ VPP ที่เน้นพลังงานแสงอาทิตย์ โดยเฉพาะในเขตอากาศอบอุ่น ซึ่งการผลิตไฟฟ้าในช่วงฤดูหนาวอาจลดลงได้ถึง 60% สถาปัตยกรรมการจัดเก็บแบบไฮบริดช่วยลดความเปราะบางนี้โดยการใช้เทคโนโลยีที่หลากหลาย:

• แบตเตอรี่ลิตিয়ামไอออน รองรับการใช้งานรายวันและบริการกริดระยะสั้น
• แบตเตอรี่กระแส ให้พลังงานสำรองต่อเนื่องในช่วงที่มีการผลิตไฟฟ้าต่ำเป็นเวลานานหลายวัน
• การเก็บพลังงานความร้อน แปลงพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินในช่วงฤดูร้อนให้เป็นความร้อนที่สามารถใช้การได้ในช่วงฤดูหนาว

แนวทางแบบชั้นนี้ช่วยลดการพึ่งพาทรัพยากรใดทรัพยากรหนึ่ง ในขณะเดียวกันก็รักษาระดับการทำงานของ VPP ให้คงที่ตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น การจับคู่ระบบลิเธียมไอออนที่ทำงานได้ 4 ชั่วโมง เข้ากับแบตเตอรี่วานาเดียมโฟลว์ที่ทำงานได้ 12 ชั่วโมง สามารถลดความเสี่ยงของการหยุดให้บริการตามฤดูกาลได้ถึง 78% (PJM Interconnection, 2023) การกระจายสินทรัพย์ไปยังพื้นที่ต่างๆ ยังช่วยป้องกันผลผลิตของ VPP จากความผิดปกติของสภาพอากาศในระดับภูมิภาค อันทำให้มั่นใจได้ว่าจะสามารถสนับสนุนกริดได้อย่างมีเสถียรภาพตลอดทั้งปี

คำถามที่พบบ่อย

Virtual Power Plant (VPP) คืออะไร?

โรงไฟฟ้าเสมือน (VPP) คือ เครือข่ายที่รวมแหล่งพลังงานกระจายตัวต่างๆ เช่น แผงโซลาร์เซลล์ กังหันลม และระบบจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ เข้าด้วยกัน เพื่อทำหน้าที่ร่วมกันเป็นแหล่งพลังงานเดียวที่ยืดหยุ่น

ทำไมการจัดเก็บพลังงานถึงมีความสำคัญใน VPP

การจัดเก็บพลังงานมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ VPP เพราะช่วยให้สามารถเก็บพลังงานส่วนเกินที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม เพื่อนำมาใช้ในช่วงที่ความต้องการสูงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความมั่นคงของโครงข่ายไฟฟ้าและเพิ่มรายได้สูงสุด

แบตเตอรี่สำหรับบ้านมีส่วนช่วยอย่างไรต่อ VPP

แบตเตอรี่สำหรับบ้านที่รวมเข้ากับ VPP ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการจัดเก็บพลังงานอย่างมาก สามารถลดช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด ช่วยรักษาระดับความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้าให้มั่นคง และสามารถจ่ายไฟสำรองในพื้นที่เฉพาะได้ในช่วงที่ไฟฟ้าดับ

รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีบทบาทอย่างไรในระบบนิเวศ VPP

รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ที่มีความสามารถเชื่อมต่อจากยานพาหนะสู่โครงข่ายไฟฟ้า (V2G) ทำหน้าที่เป็นหน่วยจัดเก็บพลังงานแบบเคลื่อนที่ สามารถให้พลังงานสำรองและสนับสนุนโครงข่ายไฟฟ้า ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความน่าเชื่อถือของ VPP

การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์คู่กับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่มีข้อดีอย่างไร

การจับคู่แผงโซลาร์เซลล์กับระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ช่วยเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินในช่วงเวลากลางวัน และปล่อยออกมาเมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นในช่วงบ่ายและเย็น ซึ่งช่วยเพิ่มประโยชน์ทางการเงินและการสนับสนุนโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม