ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 ระบบจำหน่ายไฟฟ้า (มักเรียกว่ากริด) เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลักของโลกเมื่อกริดเหล่านี้ถูกสร้างขึ้น มันทำงานค่อนข้างง่าย โดยผลิตไฟฟ้าและส่งไปยังบ้าน อาคาร และทุกที่ที่มีความต้องการไฟฟ้า
แต่เมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กริดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจึงเป็นสิ่งจำเป็นระบบจำหน่ายไฟฟ้า "สมาร์ทกริด" สมัยใหม่ที่มีการใช้งานทั่วโลกในปัจจุบัน อาศัยเทคโนโลยีล้ำสมัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดบทความนี้จะสำรวจคำจำกัดความของกริดอัจฉริยะและเทคโนโลยีสำคัญที่ทำให้กริดอัจฉริยะ
คืออะไรเทคโนโลยีสมาร์ทกริด?
กริดอัจฉริยะคือโครงสร้างพื้นฐานการจ่ายพลังงานที่ให้การสื่อสารสองทางระหว่างผู้ให้บริการสาธารณูปโภคและลูกค้าเทคโนโลยีดิจิทัลที่เปิดใช้งานเทคโนโลยีกริดอัจฉริยะ ได้แก่ เซ็นเซอร์กำลัง/กระแส อุปกรณ์ควบคุม ศูนย์ข้อมูล และมิเตอร์อัจฉริยะ
กริดอัจฉริยะบางอันฉลาดกว่าอันอื่นหลายประเทศได้มุ่งเน้นความพยายามอย่างมากในการแปลงกริดการจำหน่ายที่ล้าสมัยไปเป็นกริดอัจฉริยะ แต่การเปลี่ยนแปลงนั้นซับซ้อนและจะต้องใช้เวลาหลายปีหรือหลายทศวรรษ
ตัวอย่างของเทคโนโลยีกริดอัจฉริยะและส่วนประกอบกริดอัจฉริยะ
มิเตอร์อัจฉริยะ – มิเตอร์อัจฉริยะเป็นก้าวแรกในการสร้างกริดอัจฉริยะมิเตอร์อัจฉริยะให้ข้อมูลการใช้พลังงาน ณ จุดใช้งานแก่ลูกค้าและผู้ผลิตสาธารณูปโภคโดยให้ข้อมูลการใช้พลังงานและต้นทุนเพื่อแจ้งเตือนผู้ใช้ให้ลดการสิ้นเปลืองพลังงาน และช่วยผู้ให้บริการเพิ่มประสิทธิภาพโหลดการจัดจำหน่ายทั่วทั้งกริดโดยทั่วไปมิเตอร์อัจฉริยะประกอบด้วยระบบย่อยหลักสามระบบ ได้แก่ ระบบไฟฟ้าสำหรับวัดการใช้พลังงาน ไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับจัดการเทคโนโลยีภายในมิเตอร์อัจฉริยะ และระบบสื่อสารเพื่อส่งและรับข้อมูลการใช้พลังงาน/คำสั่งนอกจากนี้ มิเตอร์อัจฉริยะบางรุ่นสามารถมีพลังงานสำรอง (เมื่อสายจ่ายไฟหลักไม่ทำงาน) และโมดูล GSM เพื่อระบุตำแหน่งของมิเตอร์เพื่อความปลอดภัย
การลงทุนทั่วโลกในด้านมิเตอร์อัจฉริยะเพิ่มขึ้นสองเท่าในทศวรรษที่ผ่านมาในปี 2014 การลงทุนทั่วโลกในด้านมิเตอร์อัจฉริยะมีมูลค่า 11 ล้านดอลลาร์ต่อปีจากข้อมูลของ Statista การลงทุนมิเตอร์อัจฉริยะทั่วโลกมีมูลค่าสูงถึง 21 ล้านดอลลาร์ภายในปี 2562 โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพของระบบที่เพิ่มขึ้นจากการนำมิเตอร์อัจฉริยะไปใช้
สวิตช์ควบคุมโหลดอัจฉริยะและแผงสวิตช์จ่ายไฟ - แม้ว่ามิเตอร์อัจฉริยะสามารถให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์แก่ผู้ให้บริการสาธารณูปโภคได้ แต่ก็ไม่ได้ควบคุมการกระจายพลังงานโดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายพลังงานในช่วงที่มีการใช้งานสูงสุดหรือไปยังพื้นที่เฉพาะ สาธารณูปโภคไฟฟ้าใช้อุปกรณ์การจัดการพลังงาน เช่น สวิตช์ควบคุมโหลดอัจฉริยะและแผงสวิตช์เทคโนโลยีนี้ช่วยประหยัดพลังงานได้มากโดยลดการกระจายที่ไม่จำเป็นหรือจัดการโหลดที่เกินขีดจำกัดเวลาการใช้งานโดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายพลังงานในช่วงที่มีการใช้งานสูงสุดหรือไปยังพื้นที่เฉพาะ สาธารณูปโภคไฟฟ้าใช้อุปกรณ์การจัดการพลังงาน เช่น สวิตช์ควบคุมโหลดอัจฉริยะและแผงสวิตช์เทคโนโลยีนี้ช่วยประหยัดพลังงานได้มากโดยลดการกระจายที่ไม่จำเป็นหรือจัดการโหลดที่เกินขีดจำกัดเวลาการใช้งานโดยอัตโนมัติ
ตัวอย่างเช่น เมืองวัดส์เวิร์ธ รัฐโอไฮโอ ใช้ระบบจำหน่ายไฟฟ้าที่สร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2459 เมืองวัดส์เวิร์ธได้ร่วมมือกับอิทรอน ซึ่งเป็นผู้ผลิตสวิตช์ควบคุมโหลดอัจฉริยะ(SLCS) เพื่อลดการใช้ไฟฟ้าของระบบลง 5,300 เมกะวัตต์ชั่วโมง โดยการติดตั้ง SLCS ในบ้านเพื่อหมุนเวียนคอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุดระบบไฟฟ้าอัตโนมัติ – ระบบไฟฟ้าอัตโนมัติเปิดใช้งานโดยเทคโนโลยีกริดอัจฉริยะ โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานด้านไอทีที่ล้ำสมัยเพื่อควบคุมทุกลิงก์ในห่วงโซ่การกระจายตัวอย่างเช่น ระบบพลังงานอัตโนมัติใช้ระบบรวบรวมข้อมูลอัจฉริยะ (คล้ายกับระบบมิเตอร์อัจฉริยะ) ระบบควบคุมพลังงาน (เช่น สวิตช์ควบคุมโหลดอัจฉริยะ) เครื่องมือวิเคราะห์ ระบบคอมพิวเตอร์ และอัลกอริธึมระบบไฟฟ้าการรวมกันขององค์ประกอบหลักเหล่านี้ช่วยให้กริด (หรือหลายกริด) สามารถปรับและปรับให้เหมาะสมโดยอัตโนมัติโดยจำเป็นต้องมีการโต้ตอบของมนุษย์อย่างจำกัด
การใช้งานสมาร์ทกริด
เมื่อมีการนำเทคโนโลยีดิจิทัล การสื่อสารสองทาง และระบบอัตโนมัติมาใช้ในสมาร์ทกริด การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานจำนวนหนึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกริดให้สูงสุดการใช้งาน Smart Grid ช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานดังต่อไปนี้:
1.การผลิตพลังงานแบบกระจายอำนาจ
เนื่องจากกริดอัจฉริยะสามารถตรวจสอบและควบคุมการกระจายพลังงานได้อย่างต่อเนื่อง จึงไม่จำเป็นต้องมีโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียวเพื่อผลิตไฟฟ้าอีกต่อไปในทางกลับกัน สามารถผลิตไฟฟ้าได้โดยสถานีไฟฟ้าที่มีการกระจายอำนาจหลายแห่ง เช่น กังหันลม ฟาร์มโซลาร์ แผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัย เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก เป็นต้น
2.ตลาดกระจัดกระจาย
โครงสร้างพื้นฐานกริดอัจฉริยะยังรองรับการเชื่อมต่อของกริดหลายตัวซึ่งเป็นวิธีการแบ่งปันพลังงานอย่างชาญฉลาดผ่านระบบรวมศูนย์แบบดั้งเดิมตัวอย่างเช่น ในอดีต เทศบาลมีโรงงานผลิตแยกต่างหากซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกับเทศบาลใกล้เคียงด้วยการใช้โครงสร้างพื้นฐานกริดอัจฉริยะ เทศบาลสามารถมีส่วนร่วมในแผนการผลิตที่ใช้ร่วมกัน เพื่อลดการพึ่งพาการผลิตในกรณีที่ไฟฟ้าดับ
3.การส่งสัญญาณขนาดเล็ก
หนึ่งในการสูญเสียพลังงานที่ใหญ่ที่สุดในโครงข่ายคือการกระจายพลังงานในระยะทางไกลเมื่อพิจารณาว่ากริดอัจฉริยะจะกระจายอำนาจการผลิตและการตลาด ระยะการจัดจำหน่ายสุทธิภายในกริดอัจฉริยะจึงลดลงอย่างมาก ซึ่งช่วยลดขยะในการกระจายสินค้าตัวอย่างเช่น ลองจินตนาการถึงฟาร์มโซลาร์ชุมชนเล็กๆ ที่ผลิตไฟฟ้าตามความต้องการของชุมชน 100% ในเวลากลางวัน ซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 1 กม.หากไม่มีโซลาร์ฟาร์มในท้องถิ่น ชุมชนอาจจำเป็นต้องได้รับพลังงานไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างออกไป 100 กิโลเมตรการสูญเสียพลังงานที่สังเกตได้ระหว่างการส่งผ่านจากโรงไฟฟ้าที่อยู่ห่างไกลอาจมากกว่าการสูญเสียการส่งผ่านที่สังเกตได้จากโซลาร์ฟาร์มในท้องถิ่นถึงร้อยเท่า
4.การกระจายแบบสองทาง
ในกรณีโซลาร์ฟาร์มในท้องถิ่น อาจมีสถานการณ์ที่โซลาร์ฟาร์มสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าที่ชุมชนใช้ ทำให้เกิดพลังงานส่วนเกินพลังงานส่วนเกินนี้สามารถกระจายไปยังโครงข่ายอัจฉริยะ ซึ่งช่วยลดความต้องการจากโรงไฟฟ้าที่อยู่ห่างไกล
ในกรณีนี้ พลังงานจะไหลจากโซลาร์ฟาร์มไปยังโครงข่ายหลักที่ไม่ใช่ชุมชนในช่วงกลางวัน แต่เมื่อโซลาร์ฟาร์มไม่มีการใช้งาน พลังงานจะไหลจากโครงข่ายหลักไปยังชุมชนนั้นการไหลของพลังงานสองทิศทางนี้สามารถตรวจสอบและเพิ่มประสิทธิภาพโดยอัลกอริธึมการกระจายพลังงานเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานในปริมาณน้อยที่สุดจะสูญเปล่าตลอดเวลาระหว่างการใช้งาน
ในโครงสร้างพื้นฐานกริดอัจฉริยะที่มีการกระจายแบบสองทิศทางและขอบเขตกริดแบบกระจายอำนาจ ผู้ใช้สามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กได้ตัวอย่างเช่น บ้านแต่ละหลังสามารถติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อใช้งานหากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในที่พักอาศัยสร้างพลังงานส่วนเกิน พลังงานนี้สามารถส่งไปยังโครงข่ายไฟฟ้าที่ใหญ่ขึ้นได้ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้โรงไฟฟ้าแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่อีกด้วย
ความสำคัญของสมาร์ทกริด
ในระดับเศรษฐกิจมหภาค กริดอัจฉริยะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดการใช้ไฟฟ้าผู้ให้บริการสาธารณูปโภคในท้องถิ่นและรัฐบาลหลายรายเสนอมาตรการที่เอื้อเฟื้อและเชิงรุกเพื่อมีส่วนร่วมในการนำกริดอัจฉริยะมาใช้ เนื่องจากเป็นประโยชน์ทางการเงินและสิ่งแวดล้อมด้วยการใช้กริดอัจฉริยะ การผลิตพลังงานจึงสามารถกระจายอำนาจได้ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของไฟฟ้าดับ ลดต้นทุนการดำเนินงานของระบบไฟฟ้า และกำจัดการสิ้นเปลืองพลังงานโดยไม่จำเป็น
เวลาโพสต์: 15 มี.ค.-2023