ระบบควบคุมและจัดการพลังงานสมาร์ทกริดสำหรับระบบผลิตไฟฟ้าแบบแยกเดี่ยวจากพลังงานทดแทน

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้เป็นการนาเสนอระบบควบคุมและจัดการพลังงานสมาร์ทกริดสาหรับระบบผลิตไฟฟ้าแบบแยกเดี่ยวจากพลังงานทดแทน โดยระบบที่ใช้เป็นแบบผสมผสานประกอบด้วย เครื่องจาลองเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ และชุดพลังงานไฟฟ้าสารองที่สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าแก่ภาระทางไฟฟ้าได้ตามขนาดพิกัดและสามารถจ่ายพลังงานเพื่อประจุแบตเตอรี่จากพลังงานที่เหลือจากการจ่ายโหลดได้ พลังงานที่กักเก็บจะถูกนามาใช้ในเวลากลางคืน ระบบจะจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดบ้านที่อยู่อาศัยตลอดเวลา เมื่อพลังงานแบตเตอรี่ต่าลงได้ขนาดตามพิกัดที่ปรับตั้งไว้ ชุดพลังงานไฟฟ้าสารองจะถูกต่อเข้ากับระบบโดยอัตโนมัติและจ่ายพลังงานให้กับระบบและประจุแบตเตอรี่ด้วยพลังงานที่เหลือจนเต็มจึงตัดการทางานออกจากระบบ จากการออกแบบระบบด้วยการคานวณจากพื้นฐานพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าและการจาลองสถานการณ์ด้วยโปรแกรม HOMER ในเบื้องต้นโดยเลือกพิกัดแสงอาทิตย์ที่ตึกเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี ตาบลคลองหก อาเภอธัญบุรี จังหวัดปทุมธานี ประเทศไทย ในการจาลองเหตุการณ์มีการเก็บค่าข้อมูลทางแสงจริงเพื่อนามาความคุมเครื่องจาลองเซลล์แสงอาทิตย์และมีการควบคุมการชุดตัดต่อชุดพลังงานไฟฟ้าสารอง หลังจากการคานวณและจาลองเหตุการณ์ระบบเพื่อหาความสมดุลย์ได้แล้วเสร็จ จึงได้ติดตั้งตามการออกแบบ ระบบประกอบด้วย ไพรานอมิเตอร์ (Pyranometer) ใช้สาหรับวัดรังสีแสงอาทิตย์เป็นข้อมูลพื้นฐาน เครื่องมือวัดอุณหภูมิแบตเตอรี่ (Battery Temperature Sensor) ขนาดเครื่องจาลองเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาด 1.8 kWp แบตเตอรี่พิกัดขนาด 18 kWh Inverter ขนาด 1 kW Bi-directional Inverter ขนาด 2.2 kw ขนาดของภาระทางไฟฟ้าสูงสุดที่ 1 kW และระบบวัดบันทึกแสดงผลที่ออกแบบเป็นพิเศษแบบ Real-time สามารถที่จะบันทึกค่าต่างๆ และประเมินผลและสั่งการทางานขั้นต้นได้ จากผลการทดสอบจริงและจากการ Simulation พบว่ามีลักษณะใกล้เคียงกัน แต่จะมีความแตกต่างกันตรงที่การทางานของแบตเตอรี่ ในการ Simulation สถานะของแบตเตอรี่อยู่ที่ 100% โดยในการทดสอบจริงสถานะของแบตเตอรี่อยู่ที่ 40% จากกราฟพฤติกรรมการใช้พลังงานของระบบจะเห็นว่ามีการใช้พลังงานตลอดทั้งวัน เริ่มจากเวลา 0.00-03.30 น. จะเป็นช่วงที่แบตเตอรี่มีการจ่ายโหลดที่ 600 W เมื่อเวลา 03.30-07.00 น. จะเห็นว่าการทางานของเครื่องกาเนิดไฟฟ้าทาการจ่ายโหลดและชาร์จแบตเตอรี่ จึงทาให้กราฟสูงขึ้นเกือบ 2 เท่าของโหลดประมาณ 1900 W และเครื่องกาเนิดจะทางานอีกครั้งเมื่อเวลา 19.30 – 23.30 น. เนื่องจากเป็นช่วงเวลาที่มีโหลดสูงสุดที่ 1 kW ทาให้แบตเตอรี่จ่ายกาลังไฟฟ้าได้ไม่เพียงพอและในเวลากลางวันตั้งแต่ 07.00 – 18.00 น. จะเป็นช่วงการทางานของ PV ที่จะจ่ายโหลดและชาร์จแบตเตอรี่ และบางครั้งของปีเมื่อแสงน้อยอาจมีการช่วยจ่ายโหลดของแบตเตอรี่ด้วย จากผลการจาลองระบบผสมผสานจะเห็นว่ามีการจ่ายโหลดได้อย่างต่อเนื่อง