การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (EMS for Diesel Power Plant)
สวัสดีในเดือน กรกฎาคม ครับ มี Requirement จากลูกค้าที่อยากให้ทำระบบการจัดการพลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ความจริงแล้วโจทย์นี้เราได้เคยคิดและอยากนำเสนอมานานแล้วก่อนหน้านี้ แต่ด้วยปัจจุบันกระแสด้านการจัดการพลังงานเริ่มเข้ามามีบทบาท ทำให้หลายๆ หน่วยงานได้หยิบยกประเด็นนี้ออกมาพิจารณากัน โดยเน้นจากอุปกรณ์ที่มีอยู่เดิมและรวมถึงการนำอุปกรณ์ใหม่เข้ามาเสริมให้ได้ศักยภาพและคุ้มค่า ซึ่งกระแสบ้านเราก็หนีไม่พ้นพลังงานจากแสงอาทิตย์หรือ Solar Cell และ ระบบกักเก็บพลังงานหรือ Battery นั่นเอง แต่วิธีการจะรวมอุปกรณ์ทั้งที่มีอยู่เดิมและจะนำมาเสริมให้มีการทำงานร่วมกันอย่างลงตัวนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย สำหรับในโจทย์ของลูกค้าที่ได้รับมาใหม่นี้เป็นเรื่องที่น่าสนใจ จากคำถามสั้นๆ ที่ว่า ลูกค้ามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่หลายเครื่องบวกกับมีระบบกักเก็บพลังงาน (BESS) จะทำอย่างไรในการรวมระบบและให้เกิดประโยชน์สูงที่สุด? หลังจากได้รับคำถามนี้ เรายินดีที่จะขอตอบกับลูกค้าไปก่อนเลยว่า “สามารถกระทำได้จริง” และขอตอบรับความต้องการของลูกค้าในโจทย์นี้ทันทีก่อนที่จะได้มีการอธิบายในรายละเอียดกัน แน่นอนว่าการจะทำให้ระบบพลังงานนั้นมีประสิทธิภาพสูงที่สุดได้นั้นต้องทำระบบสื่อสารและควบคุมให้อุปกรณ์สามารถส่งถ่ายและสั่งการซึ่งกันและกันได้ และใช้หลักการอนุรักษ์พลังงานเพื่อจัดการให้ระบบทำงานอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมที่สุด (Optimize) ให้ได้ ย้อนกลับไปที่ตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายท่านอาจยังไม่ทราบว่า ต้นกำลังขับที่เป็นเครื่องยนต์สันดาบภายในนั้นจะมีประสิทธิภาพการทำงานที่แปรผันไปตามภาระและสภาวะการทำงานของเครื่อง เช่น แปรผันไปตามภาระกำลัง และความเร็วรอบของเครื่อง และที่ยังมองไม่เห็นเป็นภาพที่ชัดเจนอีกประเด็นคือสภาพหรือสภาวะของเครื่อง ณ ขณะนั้น ซึ่งล้วนเป็นตัวแปรที่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์ทั้งสิ้น โดยทั่วไปแล้วค่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในนั้นจะมีค่าต่ำอยู่แค่ในช่วง 30-40% เท่านั้น หมายถึงว่าพลังงานจากเชื้อเพลิง 100kW จะแปรเปลี่ยนไปเป็นพลังงานกลได้เพียง 30-40 kW เท่านั้น ส่วนที่หายไปนั้นคือปริมาณเชื้อเพลิงที่ถูกเผาและปล่อยทิ้งไปกับไอเสียโดยเปล่าประโยชน์นั่นเอง ระบบปัจจุบันของลูกค้าที่กล่าวถึงนี้คือ เป็นหน่วยผลิตพลังงานที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายภาระแบบ Prime Power หรือมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบต่อเนื่องแต่มีภาระโหลดที่แปรผันจุดนี้เองจึงเกิดประเด็นที่ว่า ในขณะที่ภาระโหลดน้อยเกินไปหรือมากเกินไปประสิทธิภาพของเครื่องยนต์จะแปรผันตาม ในช่วงที่ % ภาระโหลดน้อยประสิทธิภาพของเครื่องยนต์จะต่ำลงมาก และถ้า % ภาระโหลดที่สูงเกินไปอาจไปเกินขีดจำกัดของ Prime Rating ได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีการพิจารณาการนำระบบกักเก็บพลังงาน BESS เข้ามา คือการนำแบตเตอรี่มาเก็บพลังงานไว้ในขณะที่ความต้องภาระโหลดที่ต่ำ และจ่ายออกในขณะความต้องการภาระโหลดที่สูงนั่นเอง การจัดการนี้จะเป็นการควบคุมปริมาณโหลดที่จ่ายออกจากตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้อยู่ในบริเวณที่เครื่องมีประสิทธิภาพที่สูงที่สุดได้ ด้วยเหตุผลคือการเปลี่ยนรูปพลังงานจากไฟฟ้าไปเป็นพลังงานทางกลอื่นๆ นั้นสามารถควบคุมให้อยู่ในช่วง 80-98% ได้ และในระหว่างที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานที่จุดที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดนั้นคือจุดที่มีการสูญญเสียพลังงานในระบบน้อยที่สุดนั่นเอง จากที่กล่าวมานี้เราพอจะเห็นภาพถึงหลักการที่จะสามารถนำมาประยุกต์ใช้กันได้บ้างแล้ว และในความเป็นจริงไม่ใช่เรื่องยากที่จะออกแบบระบบให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์ ในระบบควบคุมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในปัจจุบันไม่มีความซับซ้อนมากนัก เพียงเราเข้าใจว่าระบบต้องการอะไรมีฟังก์ชั่นหรือ Logic เป็นอย่างไรเราก็สามารถกำหนดหรือตั้งค่าหรือเขียนคำสั่งให้อุปกรณ์นั้นๆ ได้ สำหรับโครงการนี้ทางเราได้ใช้อุปกรณ์ควบคุมที่เป็น Generator Controller แบบ Paralleling and Load Sharing Control พร้อมกับ Microgrid Controller ใน Family ของ ComAp ทำ Logic Function ให้สอดคล้องกับประสิทธิภาพของเครื่องแต่ละเครื่องและควบคุมภาระโหลดของแต่ละเครื่องให้อยู่บริเวณที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดอ้างอิงจาก Performance ของเครื่องนั้นๆ ไปพร้อมกับการควบคุม Charge/Discharge ของ BESS ให้ทำงานไปพร้อมกันตามหลักการ Optimization Control ที่พอดีกับขนาดหรือสเกลของแต่ละอุปกรณ์นั้นๆ
