การเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนพลังงานไฟฟ้าด้วย BESS: ความก้าวหน้าของการปรับระดับภาระทางไฟฟ้าและการควบคุมเชิงประมาณการ

‍

กุญแจสู่การลดต้นทุนไฟฟ้า: ความสำคัญของ BESS และการปรับระดับภาระทางไฟฟ้า

ทำไม “การปรับระดับภาระทางไฟฟ้า” จึงสำคัญในปัจจุบัน?

การปรับระดับภาระทางไฟฟ้า (Load Leveling) เป็นแนวทางสำคัญในการลดความผันผวนของความต้องการใช้ไฟฟ้า เพื่อให้ระบบไฟฟ้าสามารถจ่ายพลังงานได้อย่างเสถียร โดยเฉพาะในยุคที่มีการนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้อย่างแพร่หลาย ความสำคัญของแนวทางนี้ยิ่งทวีคูณขึ้น ในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง (Peak) ต้นทุนการผลิตไฟฟ้ามักจะสูงขึ้น และส่งผลให้โครงข่ายไฟฟ้ามีภาระเพิ่มมากขึ้น การปรับระดับภาระทางไฟฟ้าช่วยลดปัญหาเหล่านี้ และยังส่งผลดีต่อการลดต้นทุนไฟฟ้า และเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงาน

การขยายพลังงานหมุนเวียนและปัญหาความผันผวนของความต้องการใช้ไฟฟ้า

พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม มีลักษณะที่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ทำให้ปริมาณการผลิตมีความผันผวนสูง ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้โครงข่ายไฟฟ้าเผชิญกับภาระที่ไม่แน่นอน อีกทั้งความต้องการใช้ไฟฟ้าเองก็มีความเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลาและฤดูกาล ทำให้ยากต่อการรักษาสมดุลระหว่างอุปสงค์ และอุปทาน เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ จึงจำเป็นต้องมีเทคโนโลยีในการปรับสมดุลโหลดไฟฟ้า

BESS (Battery Energy System) คืออะไร?

BESS (Battery Energy System)  หรือ ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ เป็นระบบที่สามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าในแบตเตอรี่ และจ่ายไฟออกมาเมื่อมีความต้องการ ด้วยคุณสมบัตินี้ BESS สามารถจ่ายไฟในช่วงที่มีความต้องการสูง หรือเก็บพลังงานส่วนเกินจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนไว้ใช้ภายหลัง ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการช่วยปรับระดับภาระทางไฟฟ้า BESS ไม่เพียงแต่ช่วยรักษาเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า แต่ยังส่งเสริมการลดต้นทุนพลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานหมุนเวียน จึงเป็นเทคโนโลยีที่ขาดไม่ได้ในระบบพลังงานยุคใหม่

กลไกที่ BESS ใช้ในการปรับระดับภาระทางไฟฟ้า

BESS จะชาร์จพลังงานในช่วงที่มีภาระทางไฟฟ้าต่ำ (Off-Peak) และจ่ายพลังงานออกในช่วงที่มีภาระสูง (Peak) ซึ่งจะช่วยลดความแปรปรวนของความต้องการใช้ไฟฟ้า ทำให้บริษัทผู้ผลิตไฟฟ้าสามารถลดปริมาณการผลิตในช่วงพีคได้ ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตโดยรวมลดลง นอกจากนี้ BESS ยังช่วยรองรับความผันผวนจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน โดยเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ และจ่ายออกเมื่อจำเป็น เพื่อลดผลกระทบต่อเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้า

การควบคุมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ BESS: การนำ การควบคุมเชิงพยากรณ์ (MPC) มาใช้

• Load Leveling Model Predictive Control (LLMPC) คืออะไร?

LLMPC (Load Leveling Model Predictive Control) คือวิธีการควบคุมการทำงานของ ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS) ที่ใช้แนวคิดการควบคุมเชิงประมาณการ (MPC: Model Predictive Control) โดยมีเป้าหมายเพื่อปรับระดับภาระทางไฟฟ้า และลดต้นทุนพลังงานไปพร้อมกัน LLMPC จะพยากรณ์ความต้องการใช้ไฟฟ้าในอนาคต และวางแผนการชาร์จ–การจ่ายไฟของ BESS อย่างมีประสิทธิภาพ เทียบกับวิธีควบคุมแบบเดิมแล้ว LLMPC ช่วยให้สามารถบริหารจัดการพลังงานได้อย่างยืดหยุ่น และมีประสิทธิภาพมากกว่า

เหตุผลที่ LLMPC เหมาะสมในการลดต้นทุนพลังงาน

LLMPC ใช้ข้อมูลความต้องการใช้ไฟฟ้าในอดีต รวมถึงข้อมูลสภาพอากาศ เพื่อพยากรณ์การใช้ไฟฟ้าในอนาคต จากการคาดการณ์นี้ ระบบจะกำหนดตารางเวลาในการชาร์จ และจ่ายไฟของ BESS ให้เหมาะสมที่สุด เพื่อลดการใช้ไฟฟ้าในช่วงพีค และลดค่าใช้จ่ายด้าน “ค่าไฟฟ้าตามอัตราความต้องการ (Demand Charge)” นอกจากนี้ LLMPC ยังสามารถปรับพฤติกรรมของ BESS ให้เหมาะสมกับการเปลี่ยนแปลงของราคาค่าไฟในแต่ละช่วงเวลา ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมต้นทุนไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ จุดแข็งของ LLMPC คือความสามารถในการพิจารณาปัจจัยหลายด้านร่วมกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุด

ขั้นตอนและข้อควรระวังในการใช้ LLMPC

การนำ LLMPC มาใช้ เริ่มจากการวิเคราะห์ลักษณะของความต้องการใช้ไฟฟ้าในระบบ และการสร้างโมเดลที่สอดคล้องกับพฤติกรรมเหล่านั้น จากนั้นจึงกำหนดพารามิเตอร์ควบคุมให้เหมาะสมกับประสิทธิภาพของ BESS และเงื่อนไขในการใช้งาน ในขั้นตอนการติดตั้ง ควรพิจารณาต้นทุนเริ่มต้น ต้นทุนการดำเนินงาน และความเสถียรของระบบอย่างรอบคอบ หลังจากติดตั้งแล้ว ควรมีการวิเคราะห์ข้อมูลอย่างต่อเนื่อง และปรับปรุงระบบตามความเหมาะสม เพื่อให้สามารถใช้ LLMPC ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

ผลลัพธ์ของ LLMPC จากการทดลองใช้งานจริง

• การทดสอบเชิงปฏิบัติ: ผลลัพธ์การลดค่าไฟฟ้าจาก LLMPC

จากการทดลองใช้งานจริง ได้มีการติดตั้ง และใช้งาน ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS) ควบคู่กับการควบคุมแบบ LLMPC (Load Leveling Model Predictive Control) เพื่อประเมินผลลัพธ์ของระบบควบคุมนี้
โดยผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า LLMPC ช่วยลดค่าไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับวิธีการควบคุมแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะในอาคารหรือโรงงานที่มีความผันผวนของการใช้ไฟฟ้าสูง หรือมีการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนอยู่แล้ว LLMPC สามารถแสดงศักยภาพได้อย่างชัดเจน

• กรณีศึกษาและการวิเคราะห์ข้อมูลการลดค่าใช้จ่าย

จากการทดลองในโรงงานแห่งหนึ่ง พบว่าการติดตั้ง LLMPC สามารถลดค่าไฟฟ้าประจำปีได้ 15% ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ LLMPC ควบคุมความต้องการไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดค่าดีมานด์ นอกจากนี้ ในอาคารพาณิชย์อีกแห่งหนึ่ง LLMPC ประสบความสำเร็จในการใช้พลังงานส่วนเกินจากระบบโซลาร์เซลล์อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ลดปริมาณการซื้อไฟฟ้าได้อย่างมาก กรณีศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า LLMPC มีประสิทธิภาพในการลดต้นทุนด้านพลังงาน

• การเปลี่ยนแปลงของต้นทุนดำเนินการหลังการนำ LLMPC มาใช้

แม้ว่าการติดตั้งระบบ LLMPC จะมีต้นทุนในช่วงเริ่มต้น แต่ในระยะยาวพบว่าสามารถลดต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมากจากการประหยัดค่าไฟฟ้า อีกทั้ง LLMPC ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ในการควบคุมการชาร์จ และการจ่ายไฟ ทำให้ยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อีกด้วย ซึ่งช่วยลดความถี่ในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ และส่งผลต่อการลดค่าใช้จ่ายระยะยาว

บริษัทและบริการที่สนับสนุนการเพิ่มประสิทธิภาพ BESS

• McKinsey: ลดต้นทุนพลังงานได้สูงสุด 80% ด้วย BESS

บริษัทที่ปรึกษา McKinsey นำเสนอว่า การใช้ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS) สามารถช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานได้สูงสุดถึง 80% ซึ่งเกิดจากความสามารถของ BESS ในการลดค่าไฟตามอัตราความต้องการ (Demand Charge) การลดภาระพีค (Peak Shaving) และการผสานพลังงานหมุนเวียนเข้ากับระบบอย่างมีประสิทธิภาพ McKinsey ให้บริการสนับสนุนแบบครบวงจร ตั้งแต่การวางกลยุทธ์ด้านพลังงาน การวางแผนการติดตั้ง BESS ไปจนถึงการบริหารจัดการการใช้งาน ช่วยให้ลูกค้าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนพลังงานได้อย่างแท้จริง

https://www.mckinsey.com/jp/~/media/mckinsey/locations/asia/japan/our%20insights/enabling-renewable-energy-with-battery-energy-storage-systems.pdf

‍

• Advantech: เพิ่มประสิทธิภาพ BESS ด้วยโครงสร้างพื้นฐาน IoT แบบเชื่อมต่อ

Advantech สนับสนุนการดำเนินงาน BESS อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการใช้โครงสร้างพื้นฐาน IoT แบบเชื่อมต่อ โซลูชันของบริษัทช่วยให้สามารถตรวจสอบ BESS จากระยะไกล วิเคราะห์ข้อมูล และควบคุมการทำงานได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะเมื่อเชื่อมต่อกับ ระบบจัดการพลังงาน (EMS) ทำให้สามารถบริหารจัดการ BESS ร่วมกับแหล่งพลังงานอื่นได้อย่างเป็นระบบ เพิ่มประสิทธิภาพของการจัดการพลังงานระดับสูงในองค์กร

https://www.advantech.com/ja-jp/resources/case-study/iot-infura-no-kouchiku

ข้อควรพิจารณาในการติดตั้งและใช้งาน BESS

• การประเมินเบื้องต้นก่อนติดตั้ง BESS: สมดุลระหว่างต้นทุนและผลลัพธ์

เมื่อพิจารณาติดตั้ง BESS จำเป็นต้องประเมินปัจจัยต่างๆ อย่างรอบด้าน ทั้งค่าใช้จ่ายเริ่มต้น พื้นที่ติดตั้ง ต้นทุนดำเนินการ และผลที่คาดว่าจะได้รับ นอกจากนี้ ต้องเลือกประเภทและขนาดของ BESS รวมถึง ระบบควบคุม ให้เหมาะสมกับลักษณะการใช้งานของแต่ละองค์กร การจำลองสถานการณ์ล่วงหน้าและการรับคำปรึกษาจากผู้เชี่ยวชาญเป็นขั้นตอนที่แนะนำก่อนตัดสินใจลงทุน

• การวิเคราะห์ข้อมูลและการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องระหว่างใช้งาน BESS

หลังจากติดตั้ง BESS แล้ว จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ข้อมูลการใช้งานอย่างต่อเนื่อง เพื่อระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้น และหาทางปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ โดยเฉพาะเมื่อมีการนำเทคนิคควบคุมขั้นสูงอย่าง LLMPC มาใช้งาน ควรมีการปรับแต่งค่าพารามิเตอร์อย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้การทำงานของระบบมีความเสถียร และมีประสิทธิภาพสูงสุด

‍

สรุป: การลดต้นทุนพลังงานด้วย BESS และ LLMPC

• แนวโน้มเทคโนโลยี BESS ในอนาคตและศักยภาพในการลดต้นทุนพลังงาน

เทคโนโลยี BESS มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยมีการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ อายุการใช้งาน และประสิทธิภาพการชาร์จและคายประจุ ด้วยเหตุนี้ ต้นทุนในการติดตั้ง BESS จึงค่อยๆ ลดลง และคาดว่าจะมีการนำไปใช้ในองค์กรและสถานประกอบการมากขึ้น นอกจากนี้ การพัฒนาเทคนิคควบคุมขั้นสูง เช่น LLMPC ยังช่วยขยายศักยภาพในการลดต้นทุนพลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญ

• คำแนะนำสำหรับองค์กรที่กำลังพิจารณาติดตั้ง BESS

แม้การติดตั้ง BESS จะมีต้นทุนเริ่มต้น แต่มีศักยภาพสูงในการลดต้นทุนพลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในองค์กร อย่างไรก็ตาม ก่อนติดตั้งควรศึกษาพฤติกรรมการใช้พลังงานขององค์กรให้ชัดเจน และวางแผนระบบให้เหมาะสมร่วมกับผู้เชี่ยวชาญ หลังติดตั้ง ควรมีการติดตามข้อมูล วิเคราะห์ และปรับปรุงระบบอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สามารถดึงประสิทธิภาพของ BESS ออกมาได้อย่างเต็มที่

‍