ລະບົບເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ DC ຢ່າງກວ້າງຂວາງ: ວິທີແກ້ໄຂດ້ານພະລັງງານຂັ້ນສູງສຳລັບການຈັດການພະລັງງານທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ ແລະ ມີປະສິດທິພາບ

ລະບົບໄຟຟ້າແຖວດີຊີ (DC micro grid) ມີຄວາມເດັ່ນໃນການປະສົມປະສານເຕັກໂນໂລຢີການຈັດເກັບພະລັງງານທີ່ຫຼາກຫຼາຍຢ່າງເປັນເນື້ອເດີ່ยวກັນໄດ້ຢ່າງລຽບລ້ອຍ ເພື່ອເພີ່ມຄວາມພ້ອມໃຊ້ພະລັງງານໃຫ້ສູງສຸດ ແລະເຮັດໃຫ້ລະບົບມີຄວາມໝັ້ນຄົງ. ລະບົບຈັດເກັບພະລັງງານແບດເຕີຣີ່ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງເຂົ້າກັບແຖວດີຊີ (DC bus) ໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ອຸປະກອນປ່ຽນແປງພະລັງງານ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີປະສິດທິພາບການເກັບ-ຄືນ (round-trip efficiency) ສູງຂຶ້ນ ແລະສູນເສຍພະລັງງານໜ້ອຍລົງ. ລະບົບນີ້ສາມາດຮັບເອົາເຕັກໂນໂລຢີແບດເຕີຣີ່ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ເຊັ່ນ: ແບດເຕີຣີ່ລິທຽມ-ອີອົງ (lithium-ion), ແບດເຕີຣີ່ທາງດີ (lead-acid), ແບດເຕີຣີ່ທີ່ໃຊ້ຂະບວນການລົ້ນ (flow batteries), ແລະເຕັກໂນໂລຢີການຈັດເກັບພະລັງງານໃໝ່ໆ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ສາມາດເລືອກເຕັກໂນໂລຢີທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດຕາມຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມເຕີມ ແລະຂອບເຂດງົບປະມານຂອງຕົນ. ລະບົບຈັດການແບດເຕີຣີ່ອັດຈີລີເອນ (intelligent battery management systems) ຈະສັງເກດການວັດແທກຄ່າຄວາມຕ້ານທາງຂອງແຕ່ລະເຊວ (cell voltages), ອຸນຫະພູມ, ແລະສະຖານະການທີ່ແບດເຕີຣີ່ຖືກຊາດ (state of charge) ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການໃຊ້ງານ ແລະຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງແບດເຕີຣີ່. ລະບົບໄຟຟ້າແຖວດີຊີຈະປະສານງານການຊາດ (charging) ແລະການຖອນ (discharging) ໂດຍອັດຕະໂນມັດເພື່ອຮັກສາສິ່ງເກັບຮັກສາພະລັງງານໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບທີ່ເໝາະສົມ ແລະປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກີດສະຖານະການທີ່ແບດເຕີຣີ່ຖືກຊາດເກີນໄປ (overcharging) ຫຼືຖືກຖອນຈົນເຫຼືອນ້ອຍເກີນໄປ (deep discharge) ເຊິ່ງອາດເຮັດໃຫ້ອຸປະກອນຈັດເກັບເສີຍຫາຍ. ຄວາມສາມາດໃນການເຮັດການຄ້າຂາຍພະລັງງານ (energy arbitrage) ໃຫ້ລະບົບສາມາດເກັບພະລັງງານທີ່ໄດ້ຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ທົ່ວໄປ (renewable energy) ໃນເວລາທີ່ຜະລິດໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ (peak generation periods) ແລ້ວນຳໄປໃຊ້ໃນເວລາທີ່ຄວາມຕ້ອງການສູງ (high-demand intervals) ຫຼືເວລາທີ່ແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ທົ່ວໄປບໍ່ມີໃຫ້ໃຊ້. ກອບການປະສົມປະສານການຈັດເກັບພະລັງງານ (storage integration framework) ສະໜັບສະໜູນບໍລິການຈາກເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ (grid services) ເຊັ່ນ: ການຄວບຄຸມຄວາມຖີ່ (frequency regulation), ການຮັກສາຄ່າຄວາມຕ້ານທາງ (voltage support), ແລະການຫຼຸດຜ່ອນຈຸດສູງສຸດ (peak shaving), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເຈົ້າຂອງລະບົບມີໂອກາດຫາລາຍໄດ້ເພີ່ມເຕີມ. ການຂະຫຍາຍຂອບເຂດການຈັດເກັບພະລັງງານແບບມໍດູລ (modular storage expansion) ໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ສາມາດເພີ່ມຄວາມຈຸຂອງລະບົບເປັນລຳດັບຕາມການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານ ຫຼືເມື່ອລາຄາເຕັກໂນໂລຢີການຈັດເກັບພະລັງງານຫຼຸດລົງ. ລະບົບນີ້ມີອັລກົຣິດີມທີ່ມີຄວາມສຸກຸມສູງໃນການທຳนายຮູບແບບການຜະລິດ ແລະການໃຊ້ພະລັງງານ ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການນຳໃຊ້ການຈັດເກັບພະລັງງານ ແລະຮັບປະກັນວ່າຈະມີພະລັງງານທີ່ພໍເພີ່ມເຕີມສຳລັບການດຳເນີນງານທີ່ສຳຄັນ. ຟັງຊັ່ນການຮັກສາພະລັງງານສຳລັບສະຖານະການສຸກເສີນ (emergency backup functionality) ຮັບປະກັນວ່າຈະມີພະລັງງານໃຫ້ໃຊ້ໄດ້ໃນເວລາທີ່ເກີດການຂັດຂ້ອງເປັນເວລາຍາວ, ໂດຍສາມາດຈັດລຳດັບຄວາມສຳຄັນຂອງພາລະບັນທຸກ (essential loads) ແລະຈັດການການໃຊ້ພະລັງງານເພື່ອຍືດເວລາການຮັກສາພະລັງງານໃຫ້ຍາວທີ່ສຸດ. ລະບົບໄຟຟ້າແຖວດີຊີຍັງເປີດโอกาสໃຫ້ເຂົ້າຮ່ວມໃນໂປຣແກຣມການຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການ (demand response programs) ໂດຍທີ່ບໍລິສັດໄຟຟ້າຈະໃຫ້ເງິນອຸດໝືນເປັນການແທນແທນໃນການຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານໃນເວລາທີ່ຄວາມຕ້ອງການສູງ.

ລະບົບຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ dc micro ປະກອບມີຂັ້ນຕອນວິທີການຄວບຄຸມທີ່ທັນສະໄໝ ແລະ ປັນຍາປະດິດເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການແຈກຢາຍພະລັງງານ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບໂດຍອັດຕະໂນມັດ. ຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕາມກວດກາແບບເວລາຈິງຕິດຕາມລະດັບການຜະລິດ, ການບໍລິໂພກ ແລະ ການເກັບຮັກສາພະລັງງານໃນທຸກອົງປະກອບຂອງລະບົບ, ເຮັດໃຫ້ຜູ້ປະຕິບັດງານມີຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງຄົບຖ້ວນກ່ຽວກັບການດໍາເນີນງານຂອງລະບົບ. ລະບົບຄວບຄຸມອັດສະລິຍະຕັດສິນໃຈກ່ຽວກັບເສັ້ນທາງພະລັງງານ, ການຈັດລໍາດັບຄວາມສໍາຄັນຂອງການໂຫຼດ, ແລະ ການສົ່ງເຄື່ອງກໍາເນີດໄຟຟ້າເພື່ອຮັກສາປະສິດທິພາບທີ່ດີທີ່ສຸດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການດໍາເນີນງານທັງໝົດ. ຂັ້ນຕອນວິທີການຮຽນຮູ້ຂອງເຄື່ອງຈັກວິເຄາະຂໍ້ມູນປະຫວັດສາດ ແລະ ຮູບແບບການດໍາເນີນງານເພື່ອຄາດຄະເນຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານໃນອະນາຄົດ ແລະ ເພີ່ມປະສິດທິພາບການຕັ້ງຄ່າລະບົບຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ລະບົບຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ dc micro ປັບຕົວໂດຍອັດຕະໂນມັດຕາມເງື່ອນໄຂທີ່ປ່ຽນແປງເຊັ່ນ: ການປ່ຽນແປງຂອງສະພາບອາກາດ, ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງອຸປະກອນ, ຫຼື ການປ່ຽນແປງການໂຫຼດຢ່າງກະທັນຫັນໂດຍບໍ່ຕ້ອງການການແຊກແຊງດ້ວຍຕົນເອງ. ຄວາມສາມາດໃນການບໍາລຸງຮັກສາທີ່ຄາດເດົາໄດ້ລະບຸບັນຫາອົງປະກອບທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນກ່ອນທີ່ຈະເກີດຄວາມລົ້ມເຫຼວ, ຫຼຸດຜ່ອນເວລາຢຸດເຮັດວຽກ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການບໍາລຸງຮັກສາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ລະບົບຄວບຄຸມປ່ຽນລະຫວ່າງຮູບແບບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ ແລະ ຮູບແບບເກາະໄດ້ຢ່າງບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງໂດຍອີງໃສ່ເງື່ອນໄຂສາທາລະນູປະໂພກ, ຄວາມຕ້ອງການຄຸນນະພາບພະລັງງານ, ຫຼື ປັດໄຈທາງເສດຖະກິດ. ຄຸນສົມບັດການຄຸ້ມຄອງການໂຫຼດຈະຫຼຸດຜ່ອນການໂຫຼດທີ່ບໍ່ສໍາຄັນໂດຍອັດຕະໂນມັດໃນລະຫວ່າງເຫດສຸກເສີນ ຫຼື ເມື່ອຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການທັງໝົດ. ລະບົບໃຫ້ການວິເຄາະ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການລາຍງານລະອຽດທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ເຂົ້າໃຈຮູບແບບການບໍລິໂພກພະລັງງານ, ກໍານົດໂອກາດດ້ານປະສິດທິພາບ, ແລະ ເພີ່ມປະສິດທິພາບຍຸດທະສາດການດໍາເນີນງານ. ຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕາມກວດກາ ແລະ ຄວບຄຸມຈາກໄລຍະໄກຊ່ວຍໃຫ້ການຄຸ້ມຄອງລະບົບຈາກທຸກສະຖານທີ່ຜ່ານການເຊື່ອມຕໍ່ອິນເຕີເນັດທີ່ປອດໄພ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການພະນັກງານຢູ່ໃນສະຖານທີ່. ລະບົບຕາຂ່າຍໄຟຟ້າຂະໜາດນ້ອຍ dc ຮອງຮັບຫຼາຍຮູບແບບການເຮັດວຽກລວມທັງການຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານສູງສຸດ, ການປ່ຽນການໂຫຼດ, ພະລັງງານສຳຮອງ, ແລະ ການບໍລິການສະໜັບສະໜູນຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ. ໂປໂຕຄອນການສື່ສານຂັ້ນສູງຮັບປະກັນການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນທີ່ໜ້າເຊື່ອຖືລະຫວ່າງອົງປະກອບຂອງລະບົບ ແລະ ລະບົບພາຍນອກເຊັ່ນ: ເຄືອຂ່າຍສາທາລະນູປະໂພກ ຫຼື ລະບົບການຄຸ້ມຄອງອາຄານ.

ລະບົບໄຟຟ້າຈຸລະແສງຕັ້ງ (DC micro grid) ສະເໜີຄວາມຫຼາກຫຼາຍທີ່ບໍ່ມີໃຜເທື່ອມາກ່ອນໃນການເຊື່ອມຕໍ່ແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້, ເຮັດໃຫ້ເປັນວິທີແກ້ໄຂທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບອົງການທີ່ມີຄວາມມຸ່ງໝັ້ນຕໍ່ຄວາມຍືນຍົງ ແລະ ຄວາມເປັນອິດສະຫຼະດ້ານພະລັງງານ. ລະບົບສູງສຸດແສງຕາເວັນ (Solar photovoltaic systems) ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງເຂົ້າກັບເສັ້ນໄຟຟ້າຈຸລະແສງ (DC bus) ໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ເຄື່ອງປ່ຽນແປງ (inverters), ເຊິ່ງຊ່ວຍກະທຳໃຫ້ສູນເສຍຈາກການປ່ຽນແປງຫຼຸດລົງ ແລະ ລະບົບມີຄວາມງ່າຍຂຶ້ນ ໃນຂະນະທີ່ປັບປຸງປະສິດທິພາບທັງໝົດຂຶ້ນ. ລະບົບນີ້ສາມາດຮັບເອົາເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າຈາກລົມ (wind turbines) ຜ່ານອຸປະກອນປັບປຸງພະລັງງານທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງຈະຈັບເອົາພະລັງງານສູງສຸດໄດ້ໃນສະພາບການລົມທີ່ປ່ຽນແປງ. ແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ຫຼາຍແຫຼ່ງສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ພ້ອມກັນ, ໂດຍລະບົບຄວບຄຸມຈະຈັດການອັດຕາການຜະລິດພະລັງງານຂອງແຕ່ລະແຫຼ່ງຢ່າງອັດຕະໂນມັດເພື່ອໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງຜູ້ໃຊ້ (load demands) ແລະ ຄວາມຕ້ອງການການເກັບຮັກສາພະລັງງານ (storage requirements). ລະບົບໄຟຟ້າຈຸລະແສງຕັ້ງ (dc micro grid) ປັບປຸງການນຳໃຊ້ພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບສູງສຸດ ໂດຍການນຳໃຊ້ອັລກົຣິດທຶມການຕິດຕາມຈຸດຜະລິດພະລັງງານສູງສຸດ (maximum power point tracking algorithms) ເພື່ອໃຫ້ແຕ່ລະແຫຼ່ງຜະລິດພະລັງງານເຮັດວຽກທີ່ປະສິດທິພາບສູງສຸດ. ພະລັງງານທີ່ເຫຼືອຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ຈະຖືກສົ່ງໄປສູ່ລະບົບເກັບຮັກສາພະລັງງານ (battery storage systems) ໂດຍອັດຕະໂນມັດ ຫຼື ສົ່ງກັບຄືນໄປຍັງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຂອງບໍລິສັດຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ (utility grid) ເມື່ອມີຂໍ້ຕົກລົງການເຊື່ອມຕໍ່ (interconnection agreements) ທີ່ອະນຸຍາດ, ເພື່ອເຮັດໃຫ້ມູນຄ່າດ້ານເສດຖະກິດຂອງພະລັງງານທີ່ຜະລິດໄດ້ສູງສຸດ. ລະບົບນີ້ຈັດການກັບລັກສະນະທີ່ບໍ່ສະເໝືອນກັນ (intermittent nature) ຂອງແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ ໂດຍການທຳนายແບບອັດຈະລິຍະ (intelligent forecasting) ແລະ ຍຸດທະສາດການຈັດການພະລັງງານ (energy management strategies) ເພື່ອຮັກສາການສະໜອງໄຟຟ້າທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ ເຖິງແມ່ນວ່າຈະມີການຜະລິດທີ່ປ່ຽນແປງ. ການອອກແບບທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ (Expandable architecture) ໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ສາມາດເພີ່ມແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ເພີ່ມເຕີມໄດ້ເມື່ອເຕັກໂນໂລຊີດີຂຶ້ນ ຫຼື ເມື່ອຄວາມຕ້ອງການດ້ານພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຊິ່ງເປັນການປ້ອງກັນການລົງທຶນເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ສ້າງຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນການຂະຫຍາຍຕົວໃນອະນາຄົດ. ລະບົບໄຟຟ້າຈຸລະແສງຕັ້ງ (dc micro grid) ໃຫ້ການຮອງຮັບເຕັກໂນໂລຊີທີ່ກຳລັງເກີດຂຶ້ນເຊັ່ນ: ເຄື່ອງສ້າງພະລັງງານຈາກເຊື້ອເພີງ (fuel cells), ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າຈຸລະແສງ (micro-turbines), ແລະ ລະບົບຕິດຕາມແສງຕາເວັນທີ່ທັນສະໄໝ (advanced solar tracking systems), ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບນະວັດຕະກຳໃໝ່ໆໃນອະນາຄົດ. ຄວາມສາມາດໃນການເຊື່ອມຕໍ່ເຂົ້າກັບເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ (Grid-tie capabilities) ໃຫ້ຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນການຈັດຕັ້ງລະບົບການນັບສະເລີຍງ (net metering arrangements) ໂດຍທີ່ພະລັງງານທີ່ເຫຼືອຈາກການຜະລິດພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ຈະຫຼຸດລົງການຊື້ໄຟຟ້າຈາກບໍລິສັດຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ບິນໄຟຟ້າປະຈຳເດືອນຫຼຸດລົງເຖິງສູນ ຫຼື ເຖິງແມ່ນວ່າຈະເປັນບິນທີ່ໄດ້ຮັບເງິນຄืน. ລະບົບນີ້ສະເໜີການລາຍງານການຜະລິດພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ຢ່າງລະອຽດ ແລະ ການຕິດຕາມການປ່ອຍກາຊີນິກ (carbon footprint tracking), ເພື່ອສະໜັບສະໜູນເປົ້າໝາຍດ້ານຄວາມຍືນຍົງ ແລະ ຄວາມຕ້ອງການດ້ານກົດໝາຍ. ການເຊື່ອມຕໍ່ກັບສະຖານີທີ່ໃຊ້ສຳລັບການທຳລາຍໄຟຟ້າລົດໄຟຟ້າ (electric vehicle charging infrastructure) ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຮ່ວມມືທີ່ເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງການເຮັດໃຫ້ລົດໄຟຟ້າ ແລະ ການນຳໃຊ້ພະລັງງານທີ່ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້, ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຜົນປະໂຫຍດດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມ ແລະ ເສດຖະກິດຈາກເຕັກໂນໂລຊີທັງສອງນີ້ມີຄວາມສູງສຸດ.