ລະບົບເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ DC ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ: ວິທີແກ້ໄຂດ້ານພະລັງງານທີ່ປະຫວັດສາດ ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບ ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້

ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພາກ DC ແປງແປງປະສິດທິພາບດ້ານພະລັງງານຢ່າງມີປະສິດທິຜົນ ໂດຍການເຮັດວຽກດ້ວຍພະລັງງານ DC ເດີມຂອງມັນ ໂດຍການຂັບໄລ່ການສູນເສຍທີ່ເກີດຈາກການປ່ຽນຮູບແບບຫຼາຍຄັ້ງ ທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນລະບົບໄຟຟ້າ AC ດັ້ງເດີມ. ໃນລະບົບທີ່ໃຊ້ງານທົ່ວໄປ, ພະລັງງານຕ້ອງເດີນທາງຜ່ານການປ່ຽນຮູບແບບຫຼາຍຄັ້ງຈາກ DC ໄປເປັນ AC ແລ້ວຈຶ່ງກັບມາເປັນ DC ອີກຄັ້ງໜຶ່ງ ເມື່ອມັນເດີນທາງຈາກແຖບແສງຕາເວັນຜ່ານອຸປະກອນປ່ຽນຮູບແບບ (inverters), ແຕ່ງທີ່ (transformers), ແລ້ວຈຶ່ງໄປຫາອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ພະລັງງານ DC ເຊັ່ນ: ຄອມພິວເຕີ, ແສງ LED, ແລະ ລະບົບຖ່ານ. ແຕ່ລະຂັ້ນຕອນການປ່ຽນຮູບແບບຈະເສີຍພະລັງງານທີ່ມີຄຸນຄ່າ, ໂດຍທົ່ວໄປຈະສູນເສຍ 5-15% ຂອງພະລັງງານເດີມ. ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພາກ DC ຂັບໄລ່ຄວາມບໍ່ມີປະສິດທິຜົນເຫຼົ່ານີ້ອອກໄປ ໂດຍການຮັກສາພະລັງງານໃນຮູບແບບ DC ເດີມຂອງມັນໄວ້ທັງໝົດໃນເຄືອຂ່າຍການຈັດສົ່ງ. ວິທີການທີ່ຊັດເຈນນີ້ເຮັດໃຫ້ມີການປະຢັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານໄຟຟ້າທັນທີ ເນື່ອງຈາກພະລັງງານທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈາກແຫຼ່ງທີ່ແທ້ຈິງ (renewable energy) ມີຄວາມສາມາດໃນການເຂົ້າໄປຫາອຸປະກອນໃຊ້ງານສຸດທ້າຍໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ. ເຈົ້າຂອງອາຄານທົ່ວໄປຈະເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານພະລັງງານ 10-20% ໃນປີທຳອິດຫຼັງຈາກການຕິດຕັ້ງ. ປະສິດທິຜົນທີ່ໄດ້ຮັບຈະເພີ່ມຂື້ນເປັນທີ່ສຳຄັນເທື່ອລະນ້ອຍໆຕາມເວລາ ເນື່ອງຈາກລະບົບຈະເຮັດການເພີ່ມປະສິດທິຜົນໃນການຈັດເກັບ ແລະ ການຈັດສົ່ງພະລັງງານໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ມູນການໃຊ້ງານ ແລະ ການທຳนายສະພາບອາກາດ. ລະບົບຈັດເກັບພະລັງງານແບດເຕີຣີ່ຈະເຮັດວຽກໄດ້ມີປະສິດທິຜົນຫຼາຍຂຶ້ນພາຍໃນສະພາບແວດລ້ອມຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພາກ DC ເນື່ອງຈາກມັນສາມາດທຳການຊາດ ແລະ ອອກແບດເຕີຣີ່ໃນຮູບແບບ DC ໂດຍທຳມະຊາດ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ອຸປະກອນປ່ຽນຮູບແບບ. ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ນີ້ເຮັດໃຫ້ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງແບດເຕີຣີ່ຍາວນານຂື້ນ 15-25% ເມື່ອທຽບກັບລະບົບຈັດເກັບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບ AC ດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມີປະໂຫຍດດ້ານຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນໄລຍະຍາວເພີ່ມເຕີມ. ຮູບແບບສາຍໄຟຟ້າທີ່ງ່າຍຂື້ນຍັງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຕິດຕັ້ງ ແລະ ການບໍາຮຸງຮັກສາ ເນື່ອງຈາກມີສ່ວນປະກອບໜ້ອຍລົງ ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ຈຸດທີ່ອາດຈະເກີດຄວາມເສຍຫາຍມີນ້ອຍລົງ ແລະ ຂະບວນການຊອກຫາບັນຫາກໍງ່າຍຂື້ນ. ລະບົບຈັດການພະລັງງານອັດຈະລິຍະທີ່ທັນສະໄໝຈະເຮັດການເພີ່ມປະສິດທິຜົນໃນການຈັດສົ່ງພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງທົ່ວທັງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຈຸລະພາກ DC ໂດຍການສົ່ງພະລັງງານທີ່ເຫຼືອເກີນໄປໄປເກັບໄວ້ ຫຼື ໄປຫາພາກສ່ວນທີ່ຕ້ອງການໃຊ້ງານຢ່າງມີປະໂຫຍດ ໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍໃຫ້ໆ້ານ້ອຍທີ່ສຸດ. ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດທຳนายຮູບແບບຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານ ແລະ ປັບປຸງເວລາການຜະລິດພະລັງງານໃຫ້ເໝາະສົມຕາມນັ້ນ ເພື່ອໃຫ້ມີການນຳໃຊ້ແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ແທ້ຈິງໃຫ້ມີປະສິດທິຜົນສູງສຸດ. ຜົນລວມຂອງການປັບປຸງປະສິດທິຜົນເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ການລົງທຶນມີຄຸນຄ່າທີ່ນ່າໃຈຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວການຕິດຕັ້ງຈະຄືນທຶນໄດ້ພາຍໃນ 5-7 ປີ ໂດຍຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ປະຢັດໄດ້ຈາກການໃຊ້ພະລັງງານເທົ່ານັ້ນ.

ລະບົບໄຟຟ້າລູກສອງ DC ໃຫ້ຄວາມປອດໄພດ້ານພະລັງງານທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ ຜ່ານຄວາມສາມາດໃນການເຮັດວຽກຢ່າງເຕັມທີ່ເອງໂດຍສິ້ນເຊີງຈາກເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຫຼັກ ໂດຍຮັບປະກັນວ່າຈະມີພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ເຖິງແມ່ນວ່າຈະເກີດການຂັດຂ້ອງຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າທົ່ວໄປກໍຕາມ。ຄວາມສາມາດໃນການເຮັດວຽກເອງຈາກເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້ານີ້ເກີດຈາກການອອກແບບທີ່ບໍລິບູນຂອງລະບົບ ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍການຜະລິດພະລັງງານໃນທ້ອງຖິ່ນ ການເກັບຮັກສາພະລັງງານ ແລະ ການຈັດການພະລັງງານທີ່ເປັນເອກະລາດເຂົ້າກັບເຄືອຂ່າຍພະລັງງານທີ່ເປັນເອກະລາດ. ເມື່ອເກີດການຂັດຂ້ອງຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ ລະບົບໄຟຟ້າລູກສອງ DC ຈະຕັດການເຊື່ອມຕໍ່ຈາກເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍ ແລະ ຍັງຄົງເຮັດວຽກຕໍ່ໄປດ້ວຍພະລັງງານທີ່ເກັບໄວ້ ແລະ ພະລັງງານທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນສະຖານທີ່. ການປ່ຽນຜ່ານນີ້ເກີດຂຶ້ນຢ່າງໄວວ່າອຸປະກອນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ຈະບໍ່ເກີດການຂັດຂ້ອງໃດໆ ໂດຍຮັກສາການດຳເນີນງານທີ່ສຳຄັນສຳລັບທຸລະກິດ ສະຖາບັນສຸຂະພາບ ແລະ ຜູ້ໃຊ້ງານທີ່ຢູ່ບ້ານ ທີ່ບໍ່ສາມາດຮັບເອົາການຂັດຂ້ອງຂອງພະລັງງານໄດ້. ຄວາມເຊື່ອຖືຂອງລະບົບນີ້ເກີນກວ່າການເຮັດວຽກເປັນພຽງແຕ່ພະລັງງານສຳ dự ເທົ່ານັ້ນ ເນື່ອງຈາກມີຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕາມ ແລະ ວິເຄາະທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງຈະປະເມີນສຸຂະພາບຂອງລະບົບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ປະ foresee ການລົ້ມເຫຼວຂອງອຸປະກອນທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນ. ອັນຕະລາຍທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການບໍາລຸງຮັກສາລ່ວງໆຈະວິເຄາະຂໍ້ມູນການປະຕິບັດເພື່ອຈັດຕັ້ງການຊ່ວຍເຫຼືອ ແລະ ການປ່ຽນແທນກ່ອນທີ່ບັນຫາຈະສົ່ງຜົນຕໍ່ການດຳເນີນງານຂອງລະບົບ ໂດຍບັນລຸເຖິງເວລາການໃຊ້ງານທີ່ເກີນ 99.5% ໃນການຕິດຕັ້ງສ່ວນຫຼາຍ. ຫຼັກການການອອກແບບທີ່ມີຄວາມຊົ້າຊ້ອນ (redundant) ຮັບປະກັນວ່າຈະມີເສັ້ນທາງຫຼາຍເສັ້ນສຳລັບການຈັດສົ່ງພະລັງງານ ໂດຍອະນຸຍາດໃຫ້ລະບົບສາມາດສົ່ງຜ່ານໄຟຟ້າໄປອີກເສັ້ນທາງເມື່ອອຸປະກອນໃດໆເກີດລົ້ມເຫຼວ ໂດຍຍັງຮັກສາການບໍລິການໃຫ້ແກ່ພາກສ່ວນທີ່ສຳຄັນ. ການອອກແບບທີ່ເປັນມໍດູນ (modular) ເຮັດໃຫ້ສາມາດປ່ຽນອຸປະກອນໄດ້ໃນເວລາທີ່ລະບົບຍັງເຮັດວຽກ (hot-swapping) ໂດຍບໍ່ຕ້ອງປິດລະບົບທັງໝົດ ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການຂັດຂ້ອງຂອງການບໍລິການໃຫ້້ນ້ອຍທີ່ສຸດ. ອຸປະກອນທີ່ຕ້ານທາງດ້ານອາກາດ ແລະ ຕົວເລືອກຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຢູ່ເທິງດິນ ຊ່ວຍປ້ອງກັນສ່ວນປະກອບຂອງລະບົບໄຟຟ້າລູກສອງ DC ຈາກອັນຕະລາຍທາງດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ມັກຈະສົ່ງຜົນຕໍ່ເສັ້ນໄຟຟ້າແບບດັ້ງເດີມ. ວິທີການຜະລິດພະລັງງານທີ່ເຮັດຢູ່ຫຼາຍຈຸດ (distributed generation) ລົດຄວາມສ່ຽງຂອງຈຸດທີ່ເກີດບັນຫາດຽວ (single points of failure) ເນື່ອງຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານຫຼາຍແຫຼ່ງສາມາດເຂົ້າແທນກັນໄດ້ເມື່ອເຄື່ອງຜະລິດພະລັງງານແຕ່ລະເຄື່ອງຖືກປິດເພື່ອບໍາລຸງຮັກສາ ຫຼື ຊ່ວຍເຫຼືອ. ລະບົບການສື່ສານທີ່ທັນສະໄໝຊ່ວຍໃຫ້ມີຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕາມ ແລະ ຄວບຄຸມຈາກໄລຍະໄກ ໂດຍອະນຸຍາດໃຫ້ເຈົ້າໜ້າທີ່ສາມາດວິເຄາະ ແລະ ກຳຈັດບັນຫາໄດ້ໂດຍບໍ່ຕ້ອງໄປຢ້ຽມຢາມສະຖານທີ່ໃນຫຼາຍໆຄັ້ງ. ວິທີການທັງໝົດນີ້ທີ່ມຸ່ງເນັ້ນຄວາມເຊື່ອຖືເຮັດໃຫ້ລະບົບໄຟຟ້າລູກສອງ DC ເປັນທາງເລືອກທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ມີຄວາມສຳຄັນສູງ (mission-critical applications) ໂດຍທີ່ການຂັດຂ້ອງຂອງພະລັງງານອາດຈະນຳໄປສູ່ການສູນເສຍທາງດ້ານການເງິນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ບັນຫາດ້ານຄວາມປອດໄພ ຫຼື ການຂັດຂ້ອງຂອງການດຳເນີນງານ.

ເວທີໄຟຟ້າ DC ມີຄວາມເດັ່ນໃນການບູລະນາການແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ທັນສະໄໝເຂົ້າໃນເຄືອຂ່າຍພະລັງງານທີ່ມີປັນຍາ ແລະ ສາມາດປັບຕົວໄດ້ຕາມຄວາມຕ້ອງການດ້ານພະລັງງານທີ່ປ່ຽນແປງ ແລະ ການພັດທະນາດ້ານເຕັກໂນໂລຊີ. ຄວາມສາມາດໃນການບູລະນາການນີ້ໄປເຖິງຂີດຈຳກັດທີ່ຫຼາຍກວ່າການຈັດສົ່ງພະລັງງານເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງລວມເຖິງ ສິ່ງອຳນວຍຄວາມສະດວກສຳລັບການຊາດໄຟຟ້າລົດໄຟຟ້າ (EV), ລະບົບອາຄານອັດຈະລິຍະ, ແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ມາຈາກທຳມະຊາດ, ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການຈັດເກັບພະລັງງານ ໃນຮູບແບບຂອງເຄືອຂ່າຍທີ່ເປັນອັນໜຶ່ງ. ລະບົບນີ້ສາມາດຮອງຮັບແຜງສຸລີຍະພະລັງງານ (solar photovoltaic arrays), ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າຈາກລົມ, ເຄື່ອງເຮັດໄຟຟ້າຈາກເຊື້ອເພີງ (fuel cells), ແລະ ແຫຼ່ງພະລັງງານ DC ອື່ນໆ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ອຸປະກອນປ່ຽນແປງທີ່ມີລາຄາແພງ ແລະ ລົດຕ່ຳການໃຊ້ງານ. ການຊາດໄຟຟ້າລົດໄຟຟ້າຈະມີປະສິດທິພາບສູງຂຶ້ນຢ່າງເດັ່ນຊັດເມື່ອຖືກບູລະນາເຂົ້າກັບລະບົບໄຟຟ້າ DC ມິໂຄຣເກຣິດ (DC micro grid), ເນື່ອງຈາກພະລັງງານ DC ທີ່ມີຢູ່ໃນລະບົບສາມາດຊາດໄຟຟ້າໃສ່ຖ່ານໄຟຂອງລົດໄຟຟ້າໂດຍກົງ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງຜ່ານຂັ້ນຕອນການປ່ຽນແປງຫຼາຍຂັ້ນ. ວິທີການຊາດໄຟຟ້າໂດຍກົງນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດເວລາໃນການຊາດໄຟຟ້າລົງ 15-20% ແລະ ຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງອຸປະກອນຊາດໄຟຟ້າ ແລະ ຖ່ານໄຟຂອງລົດໄຟຟ້າ. ການບູລະນາເຂົ້າກັບອາຄານອັດຈະລິຍະຊ່ວຍໃຫ້ລະບົບໄຟຟ້າ DC ມິໂຄຣເກຣິດສາມາດສື່ສານກັບລະບົບ HVAC, ລະບົບຄວບຄຸມແສງສະຫວ່າງ, ແລະ ອຸປະກອນອື່ນໆທີ່ເກີ່ยวຂ້ອງກັບການອັດຈະລິຍະອາຄານ ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບໃນການໃຊ້ພະລັງງານຕາມຮູບແບບການໃຊ້ງານ, ສະພາບອາກາດ, ແລະ ສັນຍານຈາກຜູ້ໃຫ້ບໍລິການພະລັງງານ. ເວທີນີ້ສາມາດຮອງຮັບອຸປະກອນ Internet of Things (IoT) ແລະ ເຊັນເຊີທີ່ໃຫ້ຂໍ້ມູນລະອຽດກ່ຽວກັບການໃຊ້ພະລັງງານທົ່ວທັງສະຖານທີ່, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສາມາດທຳນາຍການໃຊ້ພະລັງງານໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ ແລະ ມີຄວາມສາມາດໃນການຕອບສະຫນອງຕໍ່ຄວາມຕ້ອງການ. ຊອບແວຈັດການພະລັງງານຂັ້ນສູງວິເຄາະຮູບແບບການໃຊ້ພະລັງງານ, ການທຳนายສະພາບອາກາດ, ແລະ ລາຄາພະລັງງານຈາກຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ເພື່ອກຳນົດເວລາທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບການຈັດເກັບ, ການຜະລິດ, ແລະ ການໃຊ້ພະລັງງານ. ລະບົບສາມາດເຂົ້າຮ່ວມໂປຣແກຣມຕອບສະຫນອງຕໍ່ຄວາມຕ້ອງການຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການພະລັງງານໂດຍອັດຕະໂນມັດ, ໂດຍຫຼຸດການໃຊ້ພະລັງງານໃນເວລາທີ່ມີການໃຊ້ງານສູງສຸດເພື່ອຮັບເງິນອຸດ້ມເສີມທາງດ້ານການເງິນ ແລະ ຊ່ວຍຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ. ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຂະໜາດ (Scalability) ຍັງຄົງເປັນຈຸດເດັ່ນທີ່ສຳຄັນ, ເນື່ອງຈາກການອອກແບບແບບມີດັ່ງ (modular design) ສາມາດເພີ່ມແຫຼ່ງພະລັງງານໃໝ່, ຄວາມຈຸໃນການຈັດເກັບພະລັງງານ, ຫຼື ພາກສ່ວນທີ່ໃຊ້ພະລັງງານເພີ່ມເຕີມໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງອອກແບບລະບົບໃໝ່ ຫຼື ມີເວລາທີ່ລະບົບບໍ່ເຮັດວຽກເປັນເວລາດົນ. ເວທີການຕິດຕາມ ແລະ ຄວບຄຸມທີ່ອີງໃສ່ Cloud ໃຫ້ການເຂົ້າເຖິງຂໍ້ມູນ ແລະ ການຄວບຄຸມລະບົບໄດ້ຈາກທີ່ໃດກໍ່ຕາມ, ເຮັດໃຫ້ຜູ້ຈັດການສະຖານທີ່ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງລະບົບໄດ້ຈາກທີ່ໃດກໍ່ຕາມ ແລະ ໄດ້ຮັບການເຕືອນກ່ຽວກັບສະຖານະການ ແລະ ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງລະບົບ. ການບູລະນາການຍັງຂະຫຍາຍໄປເຖິງລະບົບຈັດການອາຄານ (building management systems), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການອັດຈະລິຍະສະຖານທີ່ທັງໝົດເປັນໄປຢ່າງມີປະສິດທິພາບ ໂດຍການປະສານງານລະຫວ່າງລະບົບແສງສະຫວ່າງ, ການຄວບຄຸມສະພາບອາກາດ, ລະບົບຄວາມປອດໄພ, ແລະ ການຈັດການພະລັງງານເພື່ອໃຫ້ບັນລຸປະສິດທິພາບສູງສຸດ ແລະ ຄວາມສະດວກສະບາຍຂອງຜູ້ໃຊ້.