ວິທີແກ້ໄຂລະບົບໄຟຟ້າຈຸລະພະລັງງານປະສົມ AC-DC: ລະບົບພະລັງງານຂັ້ນສູງສຳລັບການຈັດການພະລັງງານທີ່ຍືນຍົງ

ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າລວມ AC-DC ປະກອບດ້ວຍລະບົບຈັດການແລະຄວບຄຸມພະລັງງານທີ່ສຸກເສີນ ເຊິ່ງເປັນຫົວໃຈດ້ານເຕັກໂນໂລຢີຂອງການດຳເນີນງານທັງໝົດ. ລະບົບຄວບຄຸມອັດຈະລິຍະທີ່ມີປັນຍາເຫຼົ່ານີ້ໃຊ້ອັລກົຣິດີມທີ່ທັນສະໄໝ ແລະ ຄວາມສາມາດດ້ານການຮຽນຮູ້ຂອງເຄື່ອງຈັກ ເພື່ອຕິດຕາມ, ວິເຄາະ ແລະ ສຸດທິພາບການລົ້ມເຫຼວຂອງພະລັງງານທົ່ວທັງເຄືອຂ່າຍຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ລະບົບຈັດການພະລັງງານສູນກາງຈະປຸງແປງຂໍ້ມູນຈິງໃນເວລາຈິງຈາກແຫຼ່ງຂໍ້ມູນຫຼາຍແຫຼ່ງ ເຊັ່ນ: ຜູ້ຜະລິດພະລັງງານທີ່ມາຈາກແຫຼ່ງທີ່ທົດແທນໄດ້, ລະບົບເກັບຮັກສາພະລັງງານ, ຄວາມຕ້ອງການຂອງຜູ້ໃຊ້, ແລະ ສະພາບຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ ເພື່ອຕັດສິນໃຈທັນທີກ່ຽວກັບການສົ່ງຜ່ານ ແລະ ການຈັດສົ່ງພະລັງງານ. ການຄວບຄຸມທີ່ມີປັນຍານີ້ຮັບປະກັນປະສິດທິພາບສູງສຸດ ໃນເວລາທີ່ຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງລະບົບ ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້. ລະບົບຄວບຄຸມມີຄວາມສາມາດດ້ານການວິເຄາະທີ່ເຮັດนายການຜະລິດພະລັງງານຈາກແຫຼ່ງທີ່ທົດແທນໄດ້ ໂດຍອີງໃສ່ຮູບແບບຂອງດິນຟ້າ, ຂໍ້ມູນປະຫວັດສາດ ແລະ ການປ່ຽນແປງຕາມລະດູ. ຄວາມສາມາດດ້ານການທຳนายນີ້ເຮັດໃຫ້ການຈັດການພະລັງງານເກີດຂຶ້ນຢ່າງເປັນການລ່ວງໆ ເພື່ອໃຫ້ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າລວມ AC-DC ສາມາດກຽມພ້ອມສຳລັບການປ່ຽນແປງທີ່ຄາດວ່າຈະເກີດຂຶ້ນໃນການຜະລິດ ຫຼື ຄວາມຕ້ອງການ. ອັລກົຣິດີມການທຳนายພາລະບາດ (Load forecasting) ທຳนายຮູບແບບການບໍລິໂພກໄຟຟ້າ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຈັດຕັ້ງເວລາການຊາດ ແລະ ການປ່ອຍພະລັງງານຈາກລະບົບເກັບຮັກສາເກີດຂຶ້ນຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ລະບົບຈະປັບປຸງຄວາມເປັນຫຼັກໃນການລົ້ມເຫຼວຂອງພະລັງງານອັດຕະໂນມັດຕາມສະພາບການດຳເນີນງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ເພື່ອໃຫ້ການຈັດຫາພະລັງງານທີ່ສຳຄັນບໍ່ຖືກຕັດຂາດ ແລະ ຈັດການກັບພາລະບາດທີ່ບໍ່ສຳຄັນຕາມຄວາມຈຳກັດຂອງພະລັງງານທີ່ມີຢູ່. ວິທີການສື່ສານພາຍໃນເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າລວມ AC-DC ເຮັດໃຫ້ການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນລະຫວ່າງອຸປະກອນທີ່ແຈກຢາຍເກີດຂຶ້ນໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍ ເຮັດໃຫ້ເກີດເປັນເຄືອຂ່າຍທີ່ເປັນອັນໜຶ່ງດຽວ ແລະ ສາມາດຕອບສະຫນອງຕໍ່ສະພາບການທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ຢ່າງຮ່ວມມືກັນ. ມາດຕະການປ້ອງກັນຄວາມປອດໄພດ້ານໄຊເບີ (Cybersecurity) ທີ່ທັນສະໄໝຈະປ້ອງກັນລະບົບຄວບຄຸມຈາກອັນຕະລາຍທີ່ເປັນໄປໄດ້ ເພື່ອຮັບປະກັນການດຳເນີນງານທີ່ປອດໄພ ແລະ ມີຄວາມປອດໄພ. ຈໍສະແດງຜົນ (User interface) ໃຫ້ຄວາມສາມາດດ້ານການຕິດຕາມທີ່ຄົບຖ້ວນ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຜູ້ປະຕິບັດງານສາມາດຕິດຕາມປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ, ການຜະລິດພະລັງງານ, ຮູບແບບການບໍລິໂພກ, ແລະ ຄວາມຕ້ອງການດ້ານການບໍາລຸງຮັກສາ ຜ່ານຈໍສະແດງຜົນທີ່ເຂົ້າໃຈງ່າຍ ແລະ ອັນນຳໃຊ້ໄດ້ຜ່ານອຸປະກອນມືຖື. ຄວາມສາມາດດ້ານການຕິດຕາມຈາກໄລຍະທາງໄກ (Remote monitoring) ເຮັດໃຫ້ການສະໜັບສະໜູນ ແລະ ການແກ້ໄຂບັນຫາຈາກຜູ້ຊ່ຽວຊານເກີດຂຶ້ນໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນເວລາທີ່ລະບົບບໍ່ສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ (downtime) ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານການບໍາລຸງຮັກສາ. ຄວາມສາມາດດ້ານການຮຽນຮູ້ທີ່ປັບຕົວໄດ້ (Adaptive learning) ຂອງລະບົບຄວບຄຸມຈະປັບປຸງປະສິດທິພາບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ໂດຍການວິເຄາະຂໍ້ມູນການດຳເນີນງານ ແລະ ການປັບຄ່າພາລາມິເຕີເພື່ອເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບ ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ດີຂຶ້ນໃນໄລຍະຍາວ.

ການບູລະນາການຂອງການຈັດເກັບພະລັງງານພາຍໃນ microgrid ປະສົມ ac dc ໃຫ້ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ທີ່ບໍ່ມີໃຜເທີຍ. ລະບົບນີ້ປະກອບດ້ວຍເຕັກໂນໂລຢີການຈັດເກັບຫຼາຍຮູບແບບ ເຊັ່ນ: ຂະໜາດຖ່າງໄຟ lithium-ion, ຂະໜາດຖ່າງໄຟ flow, ແລະ ເຕັກໂນໂລຢີການຈັດເກັບທີ່ກຳລັງເກີດຂຶ້ນໃໝ່ ເພື່ອສ້າງເປັນບັຟເຟີຣ໌ພະລັງງານທີ່ຄົບຖ້ວນ ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມປ່ຽນແປງຂອງການຜະລິດພະລັງງານທີ່ມາຈາກແຫຼ່ງທີ່ທົ່ມເຕັມ (renewable) ແລະ ຄວາມຕ້ອງການຂອງພະລັງງານ. ລະບົບຈັດການຂະໜາດຖ່າງໄຟຂັ້ນສູງຈະຕິດຕາມປະສິດທິພາບຂອງເຊວລ໌ແຕ່ລະອັນ, ອຸນຫະພູມ, ຄ່າເຄີຍ (voltage), ແລະ ຄ່າປະຈຸບັນ (current) ເພື່ອຮັບປະກັນການເຮັດວຽກທີ່ດີທີ່ສຸດ ແລະ ຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງລະບົບການຈັດເກັບ. ລະບົບຈັດການການຈັດເກັບຂອງ microgrid ປະສົມ ac dc ຈະກຳນົດຢ່າງອັດຕະໂນມັດເຖິງວິທີການທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ດີທີ່ສຸດໃນການຊາດຈະ (charging) ແລະ ປ່ອຍຈະ (discharging) ໂດຍອີງໃສ່ລາຄາພະລັງງານ, ການທຳนายການຜະລິດ, ແລະ ການທຳนายຄວາມຕ້ອງການ. ໃນໄລຍະທີ່ມີການຜະລິດພະລັງງານທີ່ມາຈາກແຫຼ່ງທີ່ທົ່ມເຕັມເກີນຄວາມຕ້ອງການ, ລະບົບຈະເກັບພະລັງງານສ່ວນເຫຼືອໄວ້ເພື່ອນຳໃຊ້ໃນອະນາຄົດ, ເພື່ອປ້ອງກັນການສູນເສຍ ແລະ ສູງສຸດເຖິງມູນຄ່າຂອງການຜະລິດພະລັງງານທີ່ສະອາດ. ເມື່ອແຫຼ່ງທີ່ທົ່ມເຕັມບໍ່ສາມາດປະຕິບັດຕາມຄວາມຕ້ອງການໄດ້ ຫຼື ໃນໄລຍະທີ່ເກີດມີການຕັດຈ່າຍພະລັງງານຈາກເຄືອຂ່າຍ (grid outages), ພະລັງງານທີ່ເກັບໄວ້ຈະສະຫນອງພະລັງງານສຳຮອງທີ່ທັນທີ ໂດຍບໍ່ມີການຂັດຂວາງຕໍ່ພາກສ່ວນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່. ລະບົບການຈັດເກັບເຮັດໃຫ້ມີຄວາມສາມາດໃນການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສູງສຸດຂອງການໃຊ້ພະລັງງານ (peak shaving) ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານພະລັງງານດ້ວຍການຫຼີກເວັ້ນຄ່າທີ່ສູງໃນໄລຍະທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການສູງຈາກຜູ້ສະໜອງພະລັງງານ. ຜູ້ໃຊ້ສາມາດຕັ້ງໂປຼແກຼມລະບົບໃຫ້ປ່ອຍພະລັງງານທີ່ເກັບໄວ້ໃນໄລຍະທີ່ມີລາຄາສູງ ແລະ ຊາດຈະໃນໄລຍະທີ່ມີລາຄາຕ່ຳ. ການຄ້າຂາຍພະລັງງານຢ່າງສຸກເສີນນີ້ສ້າງເປັນການປະຢັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນໄລຍະຍາວ ແລະ ຍັງຫຼຸດຄວາມກົດດັນຕໍ່ເຄືອຂ່າຍພະລັງງານໃນໄລຍະທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການສູງ. ເຕັກໂນໂລຢີການຈັດເກັບຫຼາຍຮູບແບບທີ່ເຮັດວຽກຮ່ວມກັນໃຫ້ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ ແລະ ຄຸນລັກສະນະການເຮັດວຽກທີ່ດີກວ່າລະບົບທີ່ໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີດຽວ. ຂະໜາດຖ່າງໄຟ lithium ທີ່ສາມາດຕອບສະຫນອງໄດ້ໄວຈະຈັດການກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານຢ່າງໄວວາ ແລະ ສະຫນອງບໍລິການການຄວບຄຸມຄວາມສະຖຽນຂອງເຄືອຂ່າຍ, ໃນຂະນະທີ່ລະບົບການຈັດເກັບທີ່ມີເວລາໃຊ້ງານຍາວກວ່າຈະຈັດການກັບຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານສຳຮອງທີ່ຍາວນານ. ການອອກແບບລະບົບການຈັດເກັບແບບມີຫຼາຍສ່ວນ (modular) ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຄວາມຈຸໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍເມື່ອຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ ຫຼື ເມື່ອເຕັກໂນໂລຢີການຈັດເກັບທີ່ມີລາຄາຖືກກວ່າກາຍເປັນທີ່ມີໃຊ້ງານ. ລະບົບຈັດການອຸນຫະພູມ (thermal management systems) ຮັກສາອຸນຫະພູມໃນການເຮັດວຽກທີ່ເໝາະສົມສຳລັບສ່ວນປະກອບທັງໝົດຂອງລະບົບການຈັດເກັບ, ເພື່ອຮັບປະກັນປະສິດທິພາບສູງສຸດ ແລະ ອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ຍາວນານ ແລະ ປ້ອງກັນບັນຫາດ້ານຄວາມປອດໄພທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຮ້ອນຈົນເກີນໄປ ຫຼື ສະຖານະການທີ່ອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງບໍ່ຄວບຄຸມ (thermal runaway).

ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພະລັງງານປະສົມ AC-DC ມີຄວາມເດັ່ນໃນການບູລະນາການແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຂົ້າໃນລະບົບຜະລິດພະລັງງານທີ່ເປັນເອກະລາດ ແລະ ມີປະສິດທິພາບສູງ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການນຳໃຊ້ພະລັງງານທີ່ບໍ່ເປີດເຜີຍເປັນຢ່າງດີ ໃນເວລາທີ່ຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້. ລະບົບແສງຕາເວັນ PV ຕໍ່ເຂົ້າກັບເສັ້ນໄຟ DC ໂດຍກົງ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີການສູນເສຍພະລັງງານຈາກການປ່ຽນຮູບແບບ ແລະ ລະບົບການຈັດຕັ້ງທີ່ງ່າຍຂຶ້ນ ໃນເວລາທີ່ໃຫ້ພະລັງງານໃນເວລາເດີນທາງ. ກັງຫັນລົມເພີ່ມຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ເພີ່ມເຕີມ ໂດຍມີຮູບແບບການຜະລິດທີ່ເປັນການເ ergodic ກັບການຜະລິດແສງຕາເວັນ ເຮັດໃຫ້ມີການສະໜອງພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ທີ່ສົມດຸນ ແລະ ສົມໆເທົ່າກັນໃນເງື່ອນໄຂທາງດິນ ແລະ ການປ່ຽນແປງຕາມລະດູ. ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ທັນສະໄໝ ແລະ ລະບົບຄຳນວນທີ່ມີຄວາມສຳລັບສຳລັບຂອງລະບົບນີ້ ຈັດການກັບຄວາມປ່ຽນແປງທີ່ເກີດຂື້ນຕາມທຳມະຊາດຂອງແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ ໂດຍການນຳໃຊ້ເຕັກນິກການຕິດຕາມຈຸດຜະລິດພະລັງງານສູງສຸດ (MPPT) ສຳລັບລະບົບແສງຕາເວັນ ແລະ ລະບົບຄຳນວນທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບການເຮັດວຽກຂອງກັງຫັນລົມ. ເຕັກນິກເຫຼົ່ານີ້ຮັບປະກັນວ່າແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ຈະເຮັດວຽກຢູ່ໃນປະສິດທິພາບສູງສຸດໃນເງື່ອນໄຂສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ເພື່ອເພີ່ມການເກັບກຳພະລັງງານ ແລະ ການຄືນທຶນທີ່ດີ. ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພະລັງງານປະສົມ AC-DC ຈັດການກັບການປ່ຽນແປງຢ່າງໄວວ່າຂອງການຜະລິດພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ ໂດຍຜ່ານເຄື່ອງປ່ຽນຮູບແບບພະລັງງານທີ່ຕອບສະໜອງໄວ ແລະ ລະບົບເກັບພະລັງງານທີ່ຊ່ວຍປົກປ້ອງຄວາມປ່ຽນແປງ ແລະ ຮັກສາຄຸນນະພາບພະລັງງານທີ່ສະຖຽນສຳລັບພາກສ່ວນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່. ລະບົບໄຟຟ້າຈຸລະພະລັງງານຈາກນ້ຳ, ເຄື່ອງຜະລິດພະລັງງານຈາກຊີວະມວນສານ, ແລະ ເຕັກນິກອື່ນໆທີ່ເປັນພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ເຂົ້າກັບເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພະລັງງານປະສົມ AC-DC ໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍ ແລະ ຄວາມເຂັ້ມແຂງເພີ່ມເຕີມໃນທຸກໆທຸກໆດ້ານຂອງການຈັດຕັ້ງພະລັງງານ. ການອອກແບບທີ່ເປັນມ໋ອດູນຂອງລະບົບນີ້ ສາມາດຮັບເອົາການປະສົມປະສານທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ ຂື້ນກັບການມີຢູ່ຂອງຊັບພະຍາກອນທ້ອງຖິ່ນ, ປັດໄຈດ້ານເສດຖະກິດ, ແລະ ເງື່ອນໄຂດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມ. ຄວາມຫຼາກຫຼາຍດ້ານພູມີສາດພາຍໃນເຂດທີ່ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພະລັງງານປະສົມ AC-DC ເຮັດວຽກຢູ່ ສາມາດເຮັດໃຫ້ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ຂອງພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ດີຂື້ນເພີ່ມເຕີມ ໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຈາກເຫດການດິນຟ້າທີ່ເກີດຂື້ນໃນເຂດທ້ອງຖິ່ນຕໍ່ຄວາມສາມາດທັງໝົດໃນການຜະລິດພະລັງງານ. ລະບົບທີ່ທັນສະໄໝໃນການທຳนายການຜະລິດພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ ຢູ່ໃນອະນາຄົດ ໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ມູນດ້ານອາກາດ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຈັດການພະລັງງານເປັນໄປຢ່າງທັນເວລາ ແລະ ການຈັດຕັ້ງລະບົບສຳ dự ໃນເວລາທີ່ການຜະລິດພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ອາດຈະບໍ່ພຽງພໍ. ຄວາມສາມາດໃນການເຊື່ອມຕໍ່ນີ້ບໍ່ໄດ້ຈຳກັດຢູ່ເທິງການຜະລິດພະລັງງານເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງລວມເຖິງການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງລົດໄຟຟ້າກັບເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ (V2G) ສຳລັບລົດໄຟຟ້າ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຊັບພະຍາກອນການເກັບພະລັງງານທີ່ເคลື່ອນໄຫວສາມາດມີສ່ວນຮ່ວມໃນການຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ ແລະ ການສະໜອງພະລັງງານສຳລັບເຫດສຸກເສີນ. ວິທີການທີ່ຄົບຖ້ວນນີ້ໃນການເຊື່ອມຕໍ່ພະລັງງານທີ່ໝູ່ນີ້ ເຮັດໃຫ້ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພະລັງງານປະສົມ AC-DC ເປັນວິທີແກ້ໄຂທີ່ພ້ອມສຳລັບອະນາຄົດ ເຊິ່ງສາມາດປັບຕົວໄດ້ຕາມເຕັກໂນໂລຊີພະລັງງານທີ່ບໍ່ເປີດເຜີຍທີ່ປ່ຽນແປງໄປ ແລະ ຂໍ້ກຳນົດດ້ານກົດໝາຍທີ່ປ່ຽນແປງໄປ ໃນເວລາທີ່ສະໜອງພະລັງງານທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້, ຍືນຍົງ, ແລະ ມີປະສິດທິພາບດ້ານຕົ້ນທຶນໃຫ້ແກ່ຜູ້ໃຊ້.