Role of Smart Grid in Renewable Energy
ประเด็นการผูกขาดโครงข่ายระบบสายส่งรูปแบบดั้งเดิมที่มีอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ของประเทศไทย กำลังจะกลายเป็นประเด็นสำคัญในการถกเถียงกันจากนี้ไป
การหลอมรวม Integration ด้วยการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ และการสื่อสาร Information & Com munication Technology : ICT เทคโนโลยีระบบเซ็นเซอร์ Sensor Technology และเทคโนโลยีการควบคุมอัตโนมัติ Automation Control Technology เพื่อให้ โครงข่ายระบบสายส่งที่ฉลาด Electri cal Smart Grid or Grid Intelligence เข้ากับทรัพยากรที่เป็นพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังหมุนเวียน Renewable Energy และระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ Utility – Scale Energy Storage รวมถึงการเชื่อมต่อแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจาย Distributed Generation of Electricity หรือ เครือข่ายโรงไฟฟ้าเสมือนจริง Virtual Power Plant : VPP ไว้ด้วย จะช่วยให้ผู้ประกอบการ ผู้ให้บริการ มีระบบบริหารจัดการพลังงาน Energy Management System : EMS ที่มีประสิทธิภาพ สามารถจัดหา จัดส่ง และกระจายกำลังไฟฟ้าสู่ครัวเรือน ชุมชน ท้องถิ่น เมือง ผู้บริโภค และผู้รับบริการ จากแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้ เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และมีต้นทุนต่ำกว่านั้น เป็นไปได้ และมันได้กลายเป็นความจำเป็น ..
‘ประเด็นการผูกขาดโครงข่ายระบบสายส่งรูปแบบดั้งเดิมที่มีอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ของประเทศไทย กำลังจะกลายเป็นประเด็นสำคัญในการถกเถียงกันจากนี้ไป เพราะการผูกขาดรวมศูนย์ของมันอาจเป็นอุปสรรคต่อการลดต้นทุน โดยเฉพาะ Integration Cost หรือค่าใช้จ่ายในการนำกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือกที่ผันแปรเข้าสู่ระบบสายส่ง และเป็นประเด็นปัญหาต่อการดำเนินนโยบายเพื่อส่งเสริมการกระจายการควบคุม กระจายการปฏิบัติในการจัดหา แจกจ่ายกำลังไฟฟ้า และการวางเครือข่าย Virtual Power Plant : VPP ไปสู่ท้องถิ่น ชุมชน ภาคประชาชน บริษัทเอกชน หรือองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่น หรือแม้แต่นิติบุคคลใด ๆ เช่น ส่วนราชการขนาดใหญ่ที่มีศักยภาพ ดังนั้น การผูกขาดรวมศูนย์ระบบสายส่ง อาจต้องถูกปลดล็อคไปในที่สุด ..’
เทคโนโลยี มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และมีต้นทุนลดลง ไม่ว่าจะเป็น เซลล์แสงอาทิตย์ กังหันลม แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน แบตเตอรี่ลิเธียม ระบบจัดเก็บพลังงาน ตัวนำประจุยิ่งยวด .. การบริหารจัดการพลังงานทั่วทั้งระบบในพื้นที่ให้บริการ ด้วยฐานข้อมูลดิจิตอลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูล 2 ทางในระบบสายส่ง ระหว่างผู้ให้บริการ กับหน่วยผู้รับบริการแยกย่อยไปจนถึงครัวเรือนผู้บริโภคนั้น ทำให้เกิดรูปแบบการผลิตและการจำหน่ายกระจายกำลังไฟฟ้า และโครงข่ายระบบสายส่งรูปแบบใหม่ ๆ ที่ฉลาดขึ้นมาก ..
โครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Electrical Grid ..
ระบบสายส่ง หรือกริดไฟฟ้า เป็นโครงข่ายระบบเครือข่ายที่เชื่อมต่อผูกกันไว้ สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าจากผู้ผลิต ไปยังผู้บริโภค .. กริดไฟฟ้า Electrical Grid มีขนาดแตกต่างกันไป และสามารถกระจายกำลังไฟฟ้าสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่ที่อาจครอบคลุมทั้งประเทศ หรือทวีปได้ มันประกอบไปด้วย :-
- โรงไฟฟ้า สถานีไฟฟ้า Power Station ซึ่งมักตั้งอยู่ใกล้แหล่งพลังงาน และอยู่ห่างจากพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น
- สถานีไฟฟ้าย่อย Electrical Substations เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าขึ้น หรือลง
- ระบบส่งกำลังไฟฟ้า Electric Power Transmission เพื่อส่งกำลังไฟฟ้าออกไปเป็นระยะทางไกล ๆ
- การกระจายพลังงานไฟฟ้า Electric Power Distribution เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับลูกค้า ครัวเรือน ผู้บริโภคแต่ละรายโดยที่แรงดันไฟฟ้าจะถูกลดลงอีกครั้งเพื่อให้เป็นแรงดันไฟฟ้าบริการที่ต้องการ
แม้ว่าโครงข่ายระบบสายส่งไฟฟ้าจะใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ข้อมูล IEA Report เมื่อปี 2559 ยังพบว่า ผู้คนมากกว่า 1.4 พันล้านคนทั่วโลก ไม่สามารถเข้าถึง หรือไม่ได้เชื่อมต่อกับโครงข่ายระบบสายส่ง อย่างไรก็ตาม เมื่อการใช้พลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอีก จำนวนผู้ที่สามารถเข้าถึงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าก็เพิ่มมากขึ้นตามไปด้วย ประชากรประมาณ 840 ล้านคน ส่วนใหญ่อยู่ในแอฟริกา ไม่สามารถเข้าถึงระบบสายส่งในปี 2560 ลดลงจาก 1.2 พันล้านเมื่อปี 2553 ..
การส่งกำลังไฟฟ้า Electric Power Transmission โดยทั่วไปหมายถึง การเคลื่อนย้ายพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากจากสถานที่ผลิตกำลังไฟฟ้าผ่านทางเครือข่ายสายไฟฟ้าแรงสูงไปยังสถานีไฟฟ้าย่อย ซึ่งมันจะเชื่อมต่อกับระบบจัดจำหน่ายอีกต่อหนึ่ง ระบบเครือข่ายรูปแบบเหล่านี้ ซับซ้อน และแตกต่างสิ้นเชิงกับวิธีการเดินสายไฟฟ้าภายในโดยตรง ระหว่างสถานีไฟฟ้าแรงสูง กับผู้บริโภค ..
เนื่องจากกำลังไฟฟ้า มักถูกสร้างขึ้นไกลจากจุดที่มีการใช้งานระบบส่งกำลัง ระบบจึงต้องถูกออกแบบให้สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าครอบคลุมพื้นที่กว้าง และระยะทางที่ไกลลิบลิ่วได้ สำหรับจำนวนพลังงานที่กำหนดประสิทธิภาพการส่งกำลังจะมากหรือน้อยนั้น ขึ้นอยู่กับการควบคุม แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น และปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่า Higher Voltages and Lower Amperages .. ด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นที่สถานีกำเนิดไฟฟ้า และจะถูกทำให้ลดลง ณ สถานีย่อยในพื้นที่ เพื่อแจกจ่ายให้กับชุมชน ครัวเรือน และผู้บริโภค ..
ระบบสายส่งรูปแบบเดิม ทำงานที่ประสิทธิภาพประมาณ 97% ซึ่งกล่าวได้ว่า กำลังไฟฟ้าจะสูญเสียประมาณ 3% ..อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาการสูญเสียเพิ่มเติมที่หม้อแปลงแบบ Step-Up และ Step-Down ที่ปลายแต่ละด้านของสายส่ง และสายเคเบิล เครือข่ายการกระจาย และหม้อแปลงแยกย่อย พบว่าโดยรวมแล้ว ความสูญเสียกำลังไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไปยังผู้ใช้ปลายทาง คือ 8-15% ซึ่งถือว่าเป็นความสูญเปล่าที่ค่อนข้างสูง ..
Smart Grid ฝันการบริหารจัดการพลังงานอย่างชาญฉลาด ..
สมาร์ทกริด Smart Grid เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าในศตวรรษที่ 20 โดยใช้การสื่อสารสองทาง และอุปกรณ์อัจฉริยะแบบกระจาย .. กระแสไฟฟ้า และข้อมูลสองทาง จะทำให้ระบบกริดสามารถปรับแต่งและควบคุมการทำงานในเครือข่ายการผลิตและจัดส่งกำลังไฟฟ้าให้เหมาะสมตามความต้องการของสถานการณ์ได้ใกล้เวลาจริง .. ปัจจุบัน การวิจัยและพัฒนาโครงข่ายระบบสายส่ง มุ่งเน้นไปที่ระบบสมาร์ทกริด Smart Grid 3 ระบบ ได้แก่ ระบบโครงสร้างพื้นฐาน ระบบการจัดการ และ ระบบป้องกัน ..
วิศวกรรมสมาร์ทกริด หรือระบบสายส่งที่ชาญฉลาด Smart Grid Engineering .. เป็นกุญแจสำคัญสำหรับการบริหารจัดการพลังงาน และการใช้ทรัพยากรพลังงานที่หลากหลายกระจายกันอยู่ในพื้นที่ให้เป็นประโยชน์สูงสุด ถือเป็นโครงข่ายระบบไฟฟ้าที่ทันสมัย ซึ่งใช้เทคโนโลยีข้อมูลสารสนเทศ และการสื่อสาร ICT แบบ Analog หรือ Digital .. พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เป็นส่วนสำคัญของพัฒนาการรูปแบบนี้ เนื่องจากความพร้อมในการใช้งานแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้น ต้นทุนการผลิตพลังงานที่ลดลง และลักษณะที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ..
การประยุกต์ใช้สมาร์ทกริด Smart Grid ในการบริหารจัดการพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียนผันแปรที่กระจายกันอยู่ในระดับพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นนั้น มีแนวโน้มเพิ่มสูงอย่างมาก จนโครงข่ายระบบไฟฟ้ารูปแบบดั้งเดิมที่เต็มไปด้วยข้อจำกัด ไม่สามารถรองรับการนำกำลังผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานผันแปรที่เพิ่มขึ้นนี้เข้าสู่ระบบสายส่งได้อีกต่อไป ..
การหลอมรวมลักษณะนี้ ช่วยให้สามารถใช้พลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าในอดีต ซึ่งเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับปัจจุบัน มีเอกสารทางวิชาการมากมาย พยายามตรวจสอบบทบาทของสมาร์ทกริดในระบบพลังงานจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน .. การกำหนดบทบาทของพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน และแหล่งพลังงานแบบกระจายในระบบสมาร์ทกริด แนวความคิดที่หลากหลาย และความพร้อมใช้งานของพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน สูตรการคำนวณพลังงานตามแนวคิดสมาร์ทกริด และความเป็นไปได้กรณีศึกษาที่ดำเนินการโดยนักวิจัยต่าง ๆ ทั่วโลก ..
การอภิปราย และข้อเสนอแนะในอนาคต และสุดท้ายข้อสรุปจากการศึกษา เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ได้มีการรวบรวม และตรวจสอบบทความจากแหล่งต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต รายงานการประชุม และวารสารของ Elsevier, Springer, Tailor and Franacis, Wiley และอื่น ๆ อีกมากมาย ซึ่งผู้เขียนสามารถสรุปตรง ๆ ได้ว่า พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน จะสามารถนำมาใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ และชาญฉลาดได้นั้น การประยุกต์ใช้ สมาร์ทกริด หรือกริดอัจฉริยะ Smart Grid เป็นความจำเป็น .. อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีสมาร์ทกริด ยังเติบโตได้ไม่เต็มที่ และต้องการการวิจัยเพิ่มเติมในเรื่องเดียวกัน และเรื่องที่เกี่ยวเนื่องกันนี้อีกมาก ..
กริด Grid ที่ยืดหยุ่น แข็งแรง และชาญฉลาด มีบทบาทสำคัญในการควบรวมตัวแปรหมุนเวียนเข้าด้วยกัน พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน แบบแปรผัน มีต้นทุนลดลง และเติบโตอย่างรวดเร็วบนโครงข่ายระบบสายส่งแบบเดิมที่มีข้อจำกัดค่อนข้างมาก มันได้กลายเป็นเรื่องปกติที่เกิดมากขึ้นเรื่อย ๆ ในทุก ๆ ประเทศ .. ระบบไฟฟ้า ความสนใจในการทำงานของระบบกริด และการวางแผน เพื่อวางระบบรูปแบบกระจายที่ฉลาดกว่า มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ เช่นกัน ..
สมาร์ทกริด หรือกริดอัจฉริยะ Smart Grid และเทคโนโลยีของมัน ได้เสนอทางเลือกใหม่สำหรับหลอมรวมตัวแปรที่มาจากกำลังผลิตกำลังไฟฟ้า แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปรไม่เสถียร แต่มิใช่เทคโนโลยีที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียว ประเด็นที่สำคัญจริง ๆ นั้น ภาครัฐ จำเป็นต้องมีนโยบายนวัตกรรม กฎหมาย กฎระเบียบ ข้อบังคับต่าง ๆ ที่เกี่ยวเนื่อง และรูปแบบทางธุรกิจ การสร้างแรงจูงใจ รวมทั้งการประยุกต์ใช้สถาปัตยกรรมกริดยุคใหม่ ..
พลังงานทางเลือก Renewables กับ Smart Grid ..
การผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของพลังงานที่ยั่งยืนสำหรับทุกคน ในการเพิ่มสัดส่วนของพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy เป็นสองเท่าในส่วนผสมพลังงานโลกภายในปี 2573 .. หลักฐานที่เพิ่มขึ้นในหลายประเทศ การนำกำลังผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน เข้าสู่ระบบกริดสายส่ง มีความเป็นไปได้ทั้งทางเทคนิค และทางเศรษฐกิจ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม มีต้นทุนลดลงอย่างมาก และพร้อมเข้าถึงความเท่าเทียมกันบนระบบกริดรูปแบบดั้งเดิมมากขึ้นในแง่เศรษฐกิจ ขณะที่ Integration Cost กลับมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น ..
ดังนั้น ระบบกริดรูปแบบดั้งเดิมจะต้องฉลาดกว่านี้ และสำหรับการผลิตและแจกจ่ายกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy แล้ว ทั่วโลกทราบเป็นอย่างดีว่า สมาร์ทกริด Smart Grid ได้กลายเป็นความจำเป็นที่ขาดไม่ได้ ..
อย่างไรก็ตามการเติบโตอย่างต่อเนื่อง และขยายตัวของสัดส่วนพลังงานหมุนเวียนบนระบบกริด ทั้งแบบรวมศูนย์ และแบบกระจาย จำเป็นต้องมีแนวทางใหม่ ๆ ที่มีประสิทธิภาพในการบริหารจัดการระบบกริด หรือโครงข่ายระบบสายส่ง โดยใช้ “สมาร์ทกริด Smart Grid” และ “เทคโนโลยีสมาร์ทกริด Smart Grid Technology” อย่างเต็มที่ ..
ระบบกริดที่มีอยู่ได้รวมเอาองค์ประกอบและตัวแปรต่าง ๆ ไว้บ้างแล้ว แต่ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อสร้างสมดุลระหว่างอุปสงค์ และอุปทาน .. ขณะที่ สมาร์ทกริด ได้รวมเทคโนโลยีสารสนเทศ และการสื่อสาร ICT เข้ากับทุกแง่มุมของการผลิตไฟฟ้า การจัดส่ง และการบริโภค เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ขยายตลาด ปรับปรุงความน่าเชื่อถือ และบริการ ลดต้นทุน และปรับปรุงประสิทธิภาพ ไว้พร้อมด้วยแล้ว ..
เราสามารถพบการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสมาร์ทกริดทั่วโลก ตั้งแต่บนเกาะที่โดดเดี่ยว ไปจนถึงระบบบูรณาการ ในเกาะแก่งขนาดใหญ่ .. สำหรับประเทศที่พัฒนาแล้ว สมาร์ทกริดเทคโนโลยี สามารถใช้เพื่ออัพเกรดระบบเดิมทำให้ทันสมัย หรือขยายระบบกริดเก่า ในขณะเดียวกันก็เปิดโอกาสให้นวัตกรรมใหม่ ๆ สำหรับนำไปประยุกต์ใช้กับประเทศกำลังพัฒนา และประเทศเศรษฐกิจเกิดใหม่ ..
เทคโนโลยีสมาร์ทกริด เป็นสิ่งสำคัญในการหลีกเลี่ยงการผูกขาด หรือการล็อกรวมศูนย์การควบคุมบริหารจัดการโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่ล้าสมัย .. การดึงดูดการลงทุนใหม่ ๆ และสร้างระบบกริดไฟฟ้ารูปแบบใหม่ที่กระจายการควบคุม ฉลาดกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่า ยืดหยุ่น สามารถรองรับความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น และรองรับพลังงานที่ผันแปรจากหลากหลายแหล่งได้ ..
เทคโนโลยีสมาร์ทกริด กำลังมีส่วนสำคัญในการทำงานของโครงข่ายระบบสายส่งไฟฟ้าในหลายประเทศ กรณีศึกษาจาก เดนมาร์ก จาเมกา เนเธอร์แลนด์ สิงคโปร์ สหรัฐฯ เม็กซิโก และเปอร์โตริโก เป็นตัวอย่างที่เน้นการผสมผสานเทคโนโลยีสมาร์ทกริดที่ประสบความสำเร็จเข้ากับการผนวกรวมพลังงานหมุนเวียน และระบบจัดเก็บพลังงาน ..
นอกจากนี้ ยังเป็นตัวอย่างกรณีศึกษาการดำเนินงานที่ประสบความสำเร็จของเทคโนโลยีสมาร์ทกริดสำหรับพลังงานหมุนเวียนที่ต้องการการเปลี่ยนแปลงนโยบาย และกรอบการกำกับดูแลภาครัฐ เพื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่ใช่เฉพาะด้านเทคนิคเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวกับโอกาสทางธุรกิจ การกระจายผลประโยชน์ ต้นทุน ซัพพลายเออร์ ผู้บริโภค และผู้ประกอบการโครงข่าย ..
การลงทุนระบบสายส่งของภาครัฐโดยรวมทั่วโลกลดลง แต่เทคโนโลยีฉลาดขึ้น ..
การลงทุนในโครงข่ายระบบส่งกำลังไฟฟ้าของภาครัฐลดลงเป็นปีที่สามติดต่อกันในปี 2019 ประมาณ 7% จากระดับเมื่อปี 2018 เหลือเพียง 275 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในทางตรงกันข้ามการลงทุนในชุดเทคโนโลยีดิจิทัลเต็มรูปแบบ ซึ่งรวมถึงโครงสร้างพื้นฐานระบบสารสนเทศ ระบบสาธารณูปโภคอัตโนมัติ และโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 15% ของการใช้จ่ายของระบบกริดทั้งหมดทั่วโลก ..
สหรัฐฯ แซงหน้าจีนในปี 2019 เพื่อเป็นผู้นำการลงทุนในระบบกริดเป็นครั้งแรกในรอบสิบปี หลังจากแนวโน้มขาขึ้นอย่างต่อเนื่อง เริ่มขึ้นเมื่อทศวรรษที่แล้ว .. การลงทุนของสหรัฐฯ เพิ่มขึ้น 12% เพื่อปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานดั้งเดิมที่มีอายุมากขึ้น โดยเฉพาะในภาคดิจิทัล และพลังงานไฟฟ้า เช่น การขนส่ง และความร้อน รวมทั้งการรักษาความปลอดภัยของระบบกริด ระบบสายส่ง จากภัยธรรมชาติ และการโจมตีทางไซเบอร์ ..
หน่วยงานกำกับดูแลทั่วสหรัฐฯ ยังคงประเมินการผ่อนคลายเปลี่ยนไปใช้กฎระเบียบตามผลการดำเนินงาน และให้ความสำคัญต่อการลงทุนของภาครัฐในระบบสาธารณูปโภคด้านบริการที่พวกเขาจัดหาให้มากกว่าปริมาณโครงสร้างพื้นฐานที่พวกเขาพัฒนาขึ้น .. ในยุโรป และตลาดในเอเชียบางแห่ง กฎระเบียบที่อิงตามประสิทธิภาพ อาจมีการส่งเสริมข้อไขเกี่ยวกับระบบกริด หรือ Smart Grid ที่ชาญฉลาดขึ้นอีก กับทางเลือกในอนาคตที่จะ “ไม่ใช้สาย หรือไร้สาย” สำหรับการลงทุนในระบบกริดสายส่งกำลังไฟฟ้าจากนี้ไป ..
แนวโน้มการลงทุนระบบกริดรูปแบบดั้งเดิมที่ลดลงของจีน ในปี 2019 โดยลดลง 11% ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงกฎระเบียบ และการลดอัตราภาษีสมาร์ทกริดรูปแบบกระจาย .. จีนเข้าใจดีถึงบทบาทของสมาร์ทกริดในอนาคต .. การปฏิรูประบบกริดเพื่อส่งเสริมการลงทุนภาคเอกชนในเครือข่ายการจัดจำหน่ายยังคงดำเนินต่อไป แม้ว่าจะเป็นไปอย่างช้า ๆ .. การปฏิรูปในจีนได้เริ่มขึ้นแล้ว ตั้งแต่ปี 2558 และได้รับการอนุมัติโครงการนำร่อง 400 โครงการ แต่ขณะนี้มีเพียง 100 โครงการเท่านั้นที่อยู่ระหว่างการพัฒนา ..
ในยุโรป การลงทุนยังคงมีเสถียรภาพที่ใช้งบประมาณเกือบ 50 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ โดยรายจ่ายที่เพิ่มขึ้นจะถูกจัดสรรให้กับการอัพเกรด และการปรับปรุงระบบกริดที่มีอยู่เนื่องจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ ต่อกำลังการผลิตไฟฟ้า ในยุโรปนั่นเอง ..
สหภาพยุโรป ยังคงมีความก้าวหน้าที่ดีต่อการกระจายการปฏิบัติในระบบสายส่งกริด .. โครงการพลังงานสะอาดที่เพิ่มขึ้นต่อเนื่อง แสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นขององค์กรใหม่ DSO ในยุโรป โดยสะท้อนถึงบทบาทของ ENTSO-E ในกริดไฟฟ้า ..
นอกจากนี้ ยังเรียกร้องให้เกิดความเท่าเทียมกันในตลาดมากขึ้น สำหรับเทคโนโลยีที่ตอบสนองความต้องการ และกำหนดโอกาสใหม่ ๆ ในการจัดเก็บพลังงาน มาตรการป้องกันการเก็บภาษีซ้ำซ้อนของสินทรัพย์สำหรับทั้งปริมาณพลังงานที่ถูกจัดเก็บไว้ในระบบกักเก็บพลังงาน และปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกไป .. โครงการในเยอรมนี และฝรั่งเศส กำลังมีการทบทวนอย่างแข็งขันเกี่ยวกับมาตรการจัดเก็บภาษี ในประเด็นว่าจะนำพลังงานมารวมเป็นสินทรัพย์สำหรับโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างไรจึงจะเหมาะสม เป็นต้น ..
ในอินเดีย แม้จะมีความพยายามอย่างมากในการเสริมสร้างความสามารถในการรับส่งข้อมูล 2 ทางกับภาครัฐ ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา แต่อัตราการก่อสร้างยังคงชะลอตัวลงประมาณ 20% ในปี 2562 ..
อย่างไรก็ตาม ในอีกไม่นานนี้ คาดหมายได้ว่า สมาร์ทกริด Smart Grid และสมาร์ทไมโครกริด Smart Micro Grid กำลังแสดงบทบาทสำคัญในท้องถิ่น ชุมชนขนาดเล็กลงไป มันยังไม่อาจมาแทนที่โครงข่ายระบบสายส่งแบบดั้งเดิมทั้งหมดได้ แต่มันฉลาดกว่า และกำลังเป็นที่นิยมอย่างสูง ระบบเครือข่ายโรงฟ้าเสมือนรูปแบบกระจาย และระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ การพัฒนาแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน พลังงานหมุนเวียน ซึ่งถือเป็นแหล่งพลังงานแปรผัน มีต้นทุนลดลงไปอย่างมาก แต่ Integration Cost เพื่อนำกำลังไฟฟ้าเข้าสู่ระบบสายส่งกลับเพิ่มขึ้น สวนทางกับความต้องการทางสังคม ..
ดังนั้น การปลดล็อคการผูกขาดระบบสายส่งของภาครัฐ จะส่งผลให้ระบบ Smart Grid & Smart Micro Grid จากภาคเอกชน เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็ว กระจายสู่ชุมชน และท้องถิ่น ด้วยต้นทุนรวมที่ลดลงได้ รวมถึงการเข้าถึงกำลังไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกล ตามแผนงานของภาครัฐเองนั้น จะประสบความสำเร็จ และเป็นไปได้ ..
ตัวอย่างโครงการสมาร์ทกริดนำร่องในประเทศไทย ..
สำหรับประเทศไทย แผนแม่บทการพัฒนาระบบโครงข่ายสมาร์ทกริดของประเทศไทย พ.ศ.2558-2579 Thailand Smart Grid Development Master Plan ได้ชี้ให้เห็นว่า ภาครัฐ มุ่งมั่นส่งเสริมให้เกิดการจัดหากำลังไฟฟ้าให้ได้อย่างเพียงพอ มีประสิทธิภาพ ยั่งยืน มีคุณภาพ บริการที่ดี และเกิดประโยชน์สูงสุดต่อประเทศแน่นอน แต่การขับเคลื่อนการพัฒนาระบบโครงข่าย Smart Grid ของประเทศไทยนั้น ไม่ใช่เรื่องง่าย มันยังคงมีประเด็นปัญหาอยู่อีกมากที่จำเป็นต้องค่อย ๆ แก้ไขปลดล็อคไปทีละประเด็นต่อไป ..
อย่างไรก็ตาม Smart Grid System ได้กลายเป็นเรื่องสำคัญจำเป็นที่เกี่ยวข้องกับความมั่นคงทางพลังงานของประเทศ เชื่อได้ว่า มันจะทำให้ระบบไฟฟ้าของไทยมั่นคง และมีประสิทธิภาพ โดยลดความต้องการโรงไฟฟ้าสำรอง จำนวนเหตุการณ์ไฟฟ้าดับ และลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าจากการส่งและระบบจำหน่ายไฟฟ้า .. แนวคิดในการสร้างสรรค์ชีวิตความเป็นอยู่ที่ดีกว่า Smart Life พร้อมเทคโนโลยีการใช้พลังงานที่ฉลาดและรักษ์โลกในอนาคต ด้วย Smart Appliances รถยนต์ไฟฟ้า EV มุ่งสู่ Green Society ส่งเสริมสังคมพลังงานสีเขียว และคาร์บอนต่ำ และเพิ่มสัดส่วนพลังงานหมุนเวียนเข้าสู่ระบบไฟฟ้ามากกว่า 30 % รวมทั้งการพัฒนาระบบ Micro Grid เพื่อการพัฒนาพลังงานอย่างยั่งยืนในชุมชน และท้องถิ่น ประสบผลสำเร็จได้ในที่สุด ..
ทั้งนี้ เพื่อให้การขับเคลื่อนการดำเนินการเกี่ยวกับ Smart Grid ในประเทศ เดินหน้าไปได้อย่างราบรื่น ภาครัฐจึงยกร่าง แผนขับเคลื่อนการดำเนินงานด้าน Smart Grid ของประเทศไทย ระยะสั้น พ.ศ.2560-2564 โดยจัดทำโครงการนำร่องการพัฒนาระบบโครงข่าย Smart Grid จังหวัดแม่ฮ่องสอน ขึ้นเป็นรูปแบบตัวอย่าง ..
พื้นที่จังหวัดแม่ฮ่องสอนก่อนหน้านี้นั้น มีปัญหาไฟฟ้าดับบ่อยครั้ง เนื่องจากพื้นที่เป็นพื้นที่สูง ป่าเขา เผชิญกับไฟป่าในฤดูแล้ง และดินโคลนถล่มในฤดูฝน อยู่เสมอ .. พื้นที่ส่วนใหญ่ เป็นป่าอนุรักษ์ ทำให้การพัฒนาระบบส่งไฟฟ้ามีข้อจำกัดด้านกฎหมาย .. ดังนั้น การเข้ามาทำโครงการนำร่องของ กฝผ.ในพื้นที่นี้ จะช่วยให้ได้ข้อไขการดำเนินงานไม่เฉพาะในประเด็นด้านพลังงานเท่านั้น แต่จะเป็นการที่ภาครัฐเข้าไปร่วมแก้ไขปัญหาทางเศรษฐกิจและสังคมในพื้นที่ห่างไกล ท้องถิ่น และชุมชน ได้ตรงกับความต้องการที่แท้จริงของประชาชนในพื้นที่ห่างไกลไปพร้อมด้วย ..
สำหรับการพัฒนาระบบสมาร์ทกริด จ.แม่ฮ่องสอน นั้น ถือเป็นโครงการนำร่องที่ กฟผ. มุ่งการบูรณาการระบบผลิตไฟฟ้า จากข้อจำกัดของจังหวัดแม่ฮ่องสอน ที่ไม่มีทั้งระบบผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ และสายส่งแรงดันสูงของ กฟผ. โดยกำลังไฟฟ้าที่ใช้ใน อ.เมือง จังหวัดแม่ฮ่องสอน จะมาจาก 5 แหล่งพลังงานหลัก เพื่อตอบสนองความต้องการไฟฟ้าสูงสุด ใน อ.เมือง จ.แม่ฮ่องสอนที่มีอยู่ประมาณไม่เกิน 13 MW ได้แก่ :-
1.ระบบสายส่งไฟฟ้าขนาด 115 kV และ 22 kV ของ กฟผ. ..
2.โรงไฟฟ้าพลังเซลล์แสงอาทิตย์ผาบ่อง กำลังผลิตติดตั้งขนาด 0.5 MW ซึ่งโครงการฯ จะขยายกำลังผลิตเพิ่มเป็น 3.5 MW ..
3.โรงไฟฟ้าพลังน้ำแม่สะงา กำลังผลิตติดตั้ง 10.34 MW ซึ่งกำลังผลิตจริงขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำในเขื่อน ..
4.โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำเขื่อนผาบ่อง กำลังผลิตติดตั้ง 0.85 MW ซึ่งทาง พพ. มีแผนที่จะเพิ่มกำลังผลิตเป็น 2 MW ..
5.โรงไฟฟ้าดีเซลขนาดกำลังผลิตติดตั้ง 4.4 MW ..
จุดเด่นที่น่าสนใจของโครงการนำร่องสมาร์ทกริดแม่ฮ่องสอน คือ ระบบควบคุมที่ออกแบบโดย กฟผ. ซึ่งจะทำหน้าที่จัดเก็บ และรวบรวมข้อมูลในด้านต่าง ๆ อาทิ ความสามารถในการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนที่กระจายอยู่ จ.แม่ฮ่องสอน ตลอดจนขีดความสามารถของระบบจำหน่ายของ กฟผ. ในการส่งจ่ายไฟฟ้า และพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้า ทั้งนี้ ระบบจะรับรู้ข้อมูลสถานะต่าง ๆ มากขึ้น และนำข้อมูลมาใช้ในการตัดสินใจสั่งการให้แต่ละส่วนทำงานร่วมกันอย่างมีเสถียรภาพ ..
ในขณะเดียวกัน ระบบควบคุม ก็จะทำหน้าที่เหมือนสมองกลอัจฉริยะที่คอยประมวลผลการทำงานของระบบผลิต ส่ง และจ่ายไฟฟ้า โดยแบ่งหน้าที่การทำงานเป็น Micro-Energy Management System : Micro-EMS หรือระบบการจัดการพลังงาน ซึ่งดูแลทางด้านผลิตไฟฟ้า จะทำหน้าที่สื่อสารกับระบบจำหน่าย หรือ Distribution Management System : DMS ของ กฟผ. ซึ่งดูแลทางด้านผู้ใช้ไฟฟ้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งจ่ายไฟฟ้าและลดการสูญเสียในระบบไฟฟ้าในกรณีที่มีโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนเข้ามาในระบบไฟฟ้ามากขึ้น .. ทั้งนี้ ระบบสมาร์ทกริดแม่ฮ่องสอน ยังถือเป็นเครือข่ายระบบไฟฟ้าย่อย Micro Grid ที่ปกติจะเชื่อมต่ออยู่กับระบบไฟฟ้าหลัก 115 kV หรือสำรอง 22 kV ที่จ่ายเข้าสู่ อ.เมือง จ.แม่ฮ่องสอน หรือสามารถแยกตัวเป็นอิสระได้เมื่อระบบไฟฟ้าหลักมีปัญหา ..
สรุปส่งท้าย ..
ระบบโครงข่าย Smart Grid ปัจจุบันยังไม่มีนิยามชัดเจนที่ใช้เป็นมาตรฐานสากล แต่ประเทศส่วนใหญ่ที่ดำเนินการพัฒนาระบบโครงข่าย Smart Grid นั้น ต่างมีแนวคิดการพัฒนาไปในแนวทางเดียวกัน คือ การพัฒนาให้โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า สามารถตอบสนองต่อการทำงานได้อย่างชาญฉลาดมากขึ้น หรือให้มีความสามารถมากขึ้นด้วยการใช้ทรัพยากรที่น้อยลง Doing More with Less มีประสิทธิภาพ มีความน่าเชื่อถือ มีความปลอดภัย ยั่งยืน และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งสามารถทำให้เกิดขึ้นได้โดยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบบสารสนเทศและการสื่อสาร ICT ระบบเซนเซอร์ ระบบเก็บข้อมูล และเทคโนโลยีทางด้านการควบคุมอัตโนมัติ เพื่อทำให้ระบบกริดไฟฟ้า Power Grid สามารถรับรู้ข้อมูลสถานะต่าง ๆ ในระบบมากขึ้น เพื่อใช้เป็นข้อมูลในการตัดสินใจอย่างเป็นอัตโนมัติ .. ทั้งนี้ กระบวนการเหล่านี้ จะต้องเกิดขึ้นทั่วทั้งระบบไฟฟ้า ด้วยแนวคิด 3 ประการ ได้แก่ ..
-การแลกเปลี่ยนการไหลของกำลังไฟฟ้า และข้อมูลสารสนเทศ ในรูปแบบสองทิศทาง
-ข้อมูลด้านการผลิต การส่งกำลังไฟฟ้า และการใช้งานนั้น จะต้องมีการนำมาใช้เป็นฐานข้อมูลผ่านเทคโนโลยี ICT อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อการตัดสินใจในระบบควบคุมอัตโนมัติใกล้เวลาจริง
-ผู้ใช้ไฟฟ้า ผู้บริโภค ท้องถิ่น และชุมชน จะมีส่วนร่วมในการบริหารจัดการพลังงานผ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้อย่างกว้างขวางมากกว่ามาตรฐานที่เคยปฏิบัติกันมาในอดีต
องค์ประกอบเทคโนโลยีทั้งสามกลุ่มข้างต้น สามารถจำแนกออกเป็นเทคโนโลยีต่าง ๆ ได้ ดังนี้
-เทคโนโลยีสารสนเทศ และการสื่อสาร ICT
-เทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟ้า การส่งจ่ายกำลังไฟฟ้า
-เทคโนโลยีการควบคุมโครงข่ายไฟฟ้าอัตโนมัติ
-เทคโนโลยีมิเตอร์อัจฉริยะ AMI และการปรับความต้องการไฟฟ้า Demand Response
-เทคโนโลยีการบริหารจัดการพลังงานไฟฟ้า EMS
ปัจจัยสำคัญในการพัฒนาพลังงานยุคใหม่ มีอยู่อย่างน้อย 4 ประการที่ถือเป็นแรงขับทางเศรษฐกิจและสังคมที่สำคัญไปสู่อนาคต ได้แก่ การขับเคลื่อนสู่การใช้เทคโนโลยีดิจิทัล Digitalization, การขับเคลื่อนสู่การลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ Decarbonization, การขับเคลื่อนสู่การผลิตพลังงานรูปแบบกระจาย Decentralization และการขับเคลื่อนสู่การผ่อนปรน กฎเกณฑ์ กฎระเบียบ ทางพลังงาน De-Regulation ..
ปัจจุบัน พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และ พลังงานหมุนเวียน ได้เข้ามาเป็นตัวแปรที่สำคัญต่อภาคพลังงานเป็นอย่างมาก ส่งผลให้ในภาพรวมบริบทของพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ว่าจะเป็นทั้งแง่ของบทบาท ทิศทางของการเติบโต ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ตลอดจนในมิติของต้นทุนราคา ซึ่งบริบทดังกล่าวนี้ ย่อมสร้างผลกระทบทั้งเชิงบวก และเชิงลบต่อภาคการผลิตไฟฟ้าอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งเป็นประเด็นหลักสำคัญที่ภาครัฐ และผู้ดูแลระบบไฟฟ้าทั่วโลกให้ความสนใจเป็นอย่างมาก ..
แนวโน้มการปรับปรุงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าให้ฉลาดขึ้น หรือการติดตั้งระบบ Smart Grid โดยรับกำลังไฟฟ้าหลักจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ที่กระจายอยู่หลาย ๆ แหล่ง หรือจากแหล่งพลังงานรูปแบบแยกย่อยในครัวเรือน พร้อมระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ รวมทั้งการขยายตัวของระบบ Micro Grid ที่เล็กลงไปแบบกระจายนั้น พบสัญญาณของการเติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องด้วยความเร่ง และจากนี้เป็นต้นไป คาดหมายได้ว่า มันกำลังกลายเป็นมาตรฐาน โอกาสทางธุรกิจ และทิศทางหลักการพัฒนาด้านพลังงานสะอาดในอนาคตของทั่วโลกได้ในที่สุด ..
……………………………………
คอลัมน์ Energy Key
By โลกสีฟ้า
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
The Role of Smart Grids in Integrating Renewable Energy
Smart Grids and Renewables – IRENA
Future Strategies for Data Center Smart Grid Integration | Mission Critical Magazine
Seven Strategies for Bullet – Proof Substation Networks | Utility Products
Distributed Technique For Power ‘scheduling’ Advances Smart Grid Concept | PEW
Managing Large Amounts of Distributed Energy Resources on Electricity Grids
Distributed Generation of Electricity and its Environmental Impacts
ความรู้ เรื่อง Smart Grid โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ | กระทรวงพลังงาน
Handbook on Smart/Intelligent Grid Systems Development in Thailand | WADE THAI
แผนแม่บทการพัฒนาระบบโครงข่ายสมาร์ทกริดของประเทศไทย พ.ศ. 2558 – 2579 | กระทรวงพลังงาน
