จากข้อมูลที่มากขึ้นในข่าว สาเหตุของไฟดับที่สเปนเริ่มจะมีความชัดเจนขึ้น ว่า ปัจจัยต้นตอที่ trigger การ tap out จนไฟดับเป็นวงกว้างเกิดจากตัวความถี่ไฟฟ้า และ สิ่งที่หลายคนตั้งข้อสังเกตคือความสามารถในการรักษาความถี่ในระบบของพลังงานหมุนเวียนประเภทแสงแดดและลมที่ต้องใช้ inverter ในการสร้างความถี่
... ความถี่สำคัญไฉน ... 
ความถี่เป็นจังหวะการสลับของไฟฟ้า ซึ่งมีลักษณะเป็นคลื่น ความถี่มาจากการทำงานของไดนาโมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เวลาที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายไฟเข้าเจอกับการใช้ไฟที่มากก็ต้องเร่งเครื่องผลิตไฟมากเพื่อรักษาแรงดันในระบบ ความถี่ตรงนี้ก็จะตก ถ้าไฟฟ้าในระบบมีการใช้งานน้อยก็สามารถเบาเครื่องและความถี่ในระบบก็จะสูงขึ้น มันคล้ายเป็นส่วนกลับของการ slip ของมอเตอร์ ที่โหลดสูงรอบจะ slip ต่ำลง โหลดต่ำรอบก็จะเต็มที่ 1400 หรือ 2800 rpm ก็ว่าไปแล้วแต่จำนวนแกนแม่เหล็ก
อินเวอร์เตอร์ สร้างความถี่ในการจ่ายไฟเข้าระบบด้วยวงจรไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ทั่วไปจะ ‘ซิงค์’ ตัวเองตามความถี่ของสายส่ง (Grid-following) ต่างจากไดนาโมที่สามารถสร้างและรักษาความถี่ได้ด้วยตัวเอง ถ้ามันจ่ายไฟด้วยรอบไม่ตรงกับสายส่ง ไฟฟ้าก็จะมีการหักล้างกัน (destructive interference) แทนจะจ่ายไฟเข้าดันไปก่อปัญหา วิธีแก้ ก็ใช้ความถี่ของสายส่งเป็นเกณฑ์ เท่านี้ก็จ่ายไฟเข้า grid ได้ ไม่มีปัญหา
...ทว่า...
แทคติกการจ่ายไฟแบบนี้ มันจะไม่ช่วยรักษาความถี่ในระบบ ถ้าไฟตกโรงไฟฟ้าตัดตัวออก โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และลมจะลดความถี่ตัวเองตามความถี่ของสายส่ง ภาระการคุมความถี่สายส่งก็ตกไปอยู่ที่โรงไฟฟ้าฟอสซิลหรือชีวมวล แล้วพอความถี่ตกถึงระดับหนึ่ง (48 Hz) โรงไฟฟ้าแสงอาทิตย์ก็ Tap out รักษาตัวเอง ทีนี้มันก็กลายเป็นภาวะโดมิโน่ หรือ cascade failure ที่ระบบไฟฟ้าพากันตัดจนล่มทั้งระบบอย่างที่เราเห็นกัน
แล้ววิธีป้องกันล่ะ
ในวงการไฟฟ้า เมื่อการใช้พลังงานจากแสงแดดและลมสูงขึ้นถึงช่วงราว 20% ระบบอินเวอร์เตอร์จะต้องเป็นแบบ Grid forming GFM ซึ่ง อินเวอร์เตอร์ที่จำลองพฤติกรรมเหมือนโรงไฟฟ้าแบบไดนาโม คือสามารถควบคุมแรงดัน ความถี่ และแรงเฉื่อยของระบบได้เองแบบ real-time
สังเกตนะครับผมเรียกสิ่งนี้ว่าเป็นระบบ ไม่ใช่แค่ตัวอินเวอร์เตอร์เดี่ยวๆ ซื้อมาติดแล้วก็จบ
การที่อินเวอร์เตอร์จะ'กำหนดทิศทาง' หรือ 'ประคอง' พารามิเตอร์สำคัญของ grid เช่น ความถี่และแรงดัน ซึ่งต้องอาศัยข้อมูลจากระบบเครือข่ายไฟฟ้ารอบข้างเพื่อประสานการทำงาน มันก็ต้องมีการรับสัญญาณเครือข่ายเพื่อจะปรับพารามิเตอร์ตัวเองให้สอดคล้อง เท่าที่ทราบ ในทางปฏิบัติ GFM ที่มีประสิทธิภาพ มักต้องทำงานร่วมกับระบบ battery หรือ energy storage เพื่อให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างรวดเร็วและรักษาเสถียรภาพได้จริง ดังนั้นมันก็น่าจะกระทบต้นทุนค่าไฟโขอยู่
แล้วมันจะบังคับใช้กับใครบ้าง
1. ผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ (SPP, IPP)
มีแนวโน้มว่าจะมีการกำหนดให้ใช้สมาร์ทอินเวอร์เตอร์ที่มีความสามารถในการรองรับการควบคุมแรงดันและความถี่ เพื่อเสริมความมั่นคงของระบบไฟฟ้า โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนสูง
2. ผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดกลาง (VSPP, โรงงานอุตสาหกรรม)
อาจมีการส่งเสริมให้ใช้สมาร์ทอินเวอร์เตอร์ผ่านมาตรการจูงใจ เช่น การให้ค่าตอบแทนสำหรับการให้บริการเสริมระบบ (Ancillary Services) หรือการลดค่าธรรมเนียมการเชื่อมต่อระบบ
3. ผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก (ครัวเรือน, โซลาร์รูฟท็อป)
ยังไม่มีแนวโน้มที่จะบังคับใช้สมาร์ทอินเวอร์เตอร์ในระดับครัวเรือนในระยะเวลาอันใกล้ เนื่องจากต้นทุนที่สูงและผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าที่น้อย อย่างไรก็ตาม อาจมีการส่งเสริมให้ใช้ผ่านมาตรการจูงใจหรือการให้ข้อมูลความรู้
สำหรับประเทศไทย แนวโน้มยังอยู่ในช่วงการวางรากฐาน โดย กฟผ. และ กฟภ. อาจพิจารณามาตรการผสมผสานระหว่างแรงจูงใจและกฎข้อบังคับในระยะถัดไป
แม้เรื่องนี้ มันอาจดูเหมือนเป็นเรื่องไกลตัว แต่ถ้าไม่ทำอะไร เดินหน้าใช้แต่ GFL เพราะถูกกว่า พอไปถึงจุดที่เราใช้ไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ช่วงพีคกลางวันถึง 20% เหตุการณ์แบบสเปนก็อาจเกิดกับเราได้เหมือนกัน
Grid-Following Inverter: ตัวเร่งปฏิกิริยาไฟดับสเปน? กับบทเรียนสำหรับประเทศไทย
จากข้อมูลที่มากขึ้นในข่าว สาเหตุของไฟดับที่สเปนเริ่มจะมีความชัดเจนขึ้น ว่า ปัจจัยต้นตอที่ trigger การ tap out จนไฟดับเป็นวงกว้างเกิดจากตัวความถี่ไฟฟ้า และ สิ่งที่หลายคนตั้งข้อสังเกตคือความสามารถในการรักษาความถี่ในระบบของพลังงานหมุนเวียนประเภทแสงแดดและลมที่ต้องใช้ inverter ในการสร้างความถี่
... ความถี่สำคัญไฉน ...
ความถี่เป็นจังหวะการสลับของไฟฟ้า ซึ่งมีลักษณะเป็นคลื่น ความถี่มาจากการทำงานของไดนาโมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เวลาที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายไฟเข้าเจอกับการใช้ไฟที่มากก็ต้องเร่งเครื่องผลิตไฟมากเพื่อรักษาแรงดันในระบบ ความถี่ตรงนี้ก็จะตก ถ้าไฟฟ้าในระบบมีการใช้งานน้อยก็สามารถเบาเครื่องและความถี่ในระบบก็จะสูงขึ้น มันคล้ายเป็นส่วนกลับของการ slip ของมอเตอร์ ที่โหลดสูงรอบจะ slip ต่ำลง โหลดต่ำรอบก็จะเต็มที่ 1400 หรือ 2800 rpm ก็ว่าไปแล้วแต่จำนวนแกนแม่เหล็ก
อินเวอร์เตอร์ สร้างความถี่ในการจ่ายไฟเข้าระบบด้วยวงจรไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ทั่วไปจะ ‘ซิงค์’ ตัวเองตามความถี่ของสายส่ง (Grid-following) ต่างจากไดนาโมที่สามารถสร้างและรักษาความถี่ได้ด้วยตัวเอง ถ้ามันจ่ายไฟด้วยรอบไม่ตรงกับสายส่ง ไฟฟ้าก็จะมีการหักล้างกัน (destructive interference) แทนจะจ่ายไฟเข้าดันไปก่อปัญหา วิธีแก้ ก็ใช้ความถี่ของสายส่งเป็นเกณฑ์ เท่านี้ก็จ่ายไฟเข้า grid ได้ ไม่มีปัญหา
...ทว่า...
แทคติกการจ่ายไฟแบบนี้ มันจะไม่ช่วยรักษาความถี่ในระบบ ถ้าไฟตกโรงไฟฟ้าตัดตัวออก โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และลมจะลดความถี่ตัวเองตามความถี่ของสายส่ง ภาระการคุมความถี่สายส่งก็ตกไปอยู่ที่โรงไฟฟ้าฟอสซิลหรือชีวมวล แล้วพอความถี่ตกถึงระดับหนึ่ง (48 Hz) โรงไฟฟ้าแสงอาทิตย์ก็ Tap out รักษาตัวเอง ทีนี้มันก็กลายเป็นภาวะโดมิโน่ หรือ cascade failure ที่ระบบไฟฟ้าพากันตัดจนล่มทั้งระบบอย่างที่เราเห็นกัน
แล้ววิธีป้องกันล่ะ
ในวงการไฟฟ้า เมื่อการใช้พลังงานจากแสงแดดและลมสูงขึ้นถึงช่วงราว 20% ระบบอินเวอร์เตอร์จะต้องเป็นแบบ Grid forming GFM ซึ่ง อินเวอร์เตอร์ที่จำลองพฤติกรรมเหมือนโรงไฟฟ้าแบบไดนาโม คือสามารถควบคุมแรงดัน ความถี่ และแรงเฉื่อยของระบบได้เองแบบ real-time
การที่อินเวอร์เตอร์จะ'กำหนดทิศทาง' หรือ 'ประคอง' พารามิเตอร์สำคัญของ grid เช่น ความถี่และแรงดัน ซึ่งต้องอาศัยข้อมูลจากระบบเครือข่ายไฟฟ้ารอบข้างเพื่อประสานการทำงาน มันก็ต้องมีการรับสัญญาณเครือข่ายเพื่อจะปรับพารามิเตอร์ตัวเองให้สอดคล้อง เท่าที่ทราบ ในทางปฏิบัติ GFM ที่มีประสิทธิภาพ มักต้องทำงานร่วมกับระบบ battery หรือ energy storage เพื่อให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างรวดเร็วและรักษาเสถียรภาพได้จริง ดังนั้นมันก็น่าจะกระทบต้นทุนค่าไฟโขอยู่
แล้วมันจะบังคับใช้กับใครบ้าง
1. ผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ (SPP, IPP)
มีแนวโน้มว่าจะมีการกำหนดให้ใช้สมาร์ทอินเวอร์เตอร์ที่มีความสามารถในการรองรับการควบคุมแรงดันและความถี่ เพื่อเสริมความมั่นคงของระบบไฟฟ้า โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนสูง
2. ผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดกลาง (VSPP, โรงงานอุตสาหกรรม)
อาจมีการส่งเสริมให้ใช้สมาร์ทอินเวอร์เตอร์ผ่านมาตรการจูงใจ เช่น การให้ค่าตอบแทนสำหรับการให้บริการเสริมระบบ (Ancillary Services) หรือการลดค่าธรรมเนียมการเชื่อมต่อระบบ
3. ผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก (ครัวเรือน, โซลาร์รูฟท็อป)
ยังไม่มีแนวโน้มที่จะบังคับใช้สมาร์ทอินเวอร์เตอร์ในระดับครัวเรือนในระยะเวลาอันใกล้ เนื่องจากต้นทุนที่สูงและผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าที่น้อย อย่างไรก็ตาม อาจมีการส่งเสริมให้ใช้ผ่านมาตรการจูงใจหรือการให้ข้อมูลความรู้
สำหรับประเทศไทย แนวโน้มยังอยู่ในช่วงการวางรากฐาน โดย กฟผ. และ กฟภ. อาจพิจารณามาตรการผสมผสานระหว่างแรงจูงใจและกฎข้อบังคับในระยะถัดไป
แม้เรื่องนี้ มันอาจดูเหมือนเป็นเรื่องไกลตัว แต่ถ้าไม่ทำอะไร เดินหน้าใช้แต่ GFL เพราะถูกกว่า พอไปถึงจุดที่เราใช้ไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ช่วงพีคกลางวันถึง 20% เหตุการณ์แบบสเปนก็อาจเกิดกับเราได้เหมือนกัน