แนวโน้มการประยุกต์ใช้ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ในระบบกักเก็บพลังงานคืออะไร

BESS ระดับโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อความมั่นคงและความสามารถในการเลื่อนการลงทุนโครงสร้างพื้นฐาน

ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ที่ติดตั้งในระดับโครงข่ายไฟฟ้าให้บริการด้านความมั่นคงที่จำเป็นอย่างยิ่ง พร้อมทั้งเลื่อนการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ออกไปได้อย่างคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ โดยระบบนี้ดูดซับพลังงานส่วนเกินในช่วงที่ความต้องการต่ำ และปล่อยพลังงานออกในช่วงพีค ซึ่งช่วยสมดุลการเปลี่ยนแปลงของโหลดที่ก่อให้เกิดแรงกดดันต่อเครือข่ายการส่งไฟฟ้า

การจัดการปัญหาความแออัดและการตัดยอดโหลดสูงสุด

เมื่อสายส่งไฟฟ้าเกิดการโหลดเกินในช่วงเวลาที่มีการใช้พลังงานสูงสุด จะส่งผลให้ระบบส่งไฟฟ้าเกิดความแออัด ซึ่งอาจนำไปสู่การดับของระบบไฟฟ้า (blackouts) และบังคับให้บริษัทผู้ผลิตไฟฟ้าต้องปิดแหล่งพลังงานหมุนเวียนบางส่วน ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (Battery Energy Storage Systems) แก้ไขปัญหานี้โดยการเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในช่วงที่ความต้องการต่ำ จากนั้นจึงปล่อยพลังงานออกมาเมื่อระบบส่งไฟฟ้าเกิดความแออัด วิธีนี้ช่วยลดยอดพีคของความต้องการพลังงานอย่างเฉียบพลันลงได้ประมาณ 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ ตามข้อมูลจาก NERC ในปีที่ผ่านมา ความสามารถในการปรับสมดุลการใช้พลังงานทำให้ไม่จำเป็นต้องเรียกใช้โรงไฟฟ้าแบบพีคเกอร์ (peaker plants) ซึ่งมีต้นทุนสูงบ่อยครั้ง ส่งผลให้แต่ละสถานีไฟฟ้าย่อยสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้ประมาณเจ็ดแสนสี่หมื่นดอลลาร์สหรัฐต่อปี ขณะเดียวกันยังช่วยรักษาพลังงานสะอาดทั้งหมดไว้ไม่ให้สูญเปล่าอีกด้วย นอกจากนี้ แบตเตอรี่ยังตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของระบบส่งไฟฟ้าได้เกือบจะทันทีทันใด เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าแบบเผาไหม้แบบดั้งเดิม ซึ่งใช้เวลานานมากในการปรับกำลังการผลิต

การเลื่อนการปรับปรุงระบบส่งไฟฟ้าและสถานีไฟฟ้าย่อย

โครงข่ายไฟฟ้าแบบเดิมกำลังเผชิญความท้าทายอย่างมากในการรองรับยานยนต์ไฟฟ้า (EV) และแผงโซลาร์เซลล์ที่เพิ่มเข้ามาอย่างรวดเร็วทั่วทุกพื้นที่ ลองพิจารณาตัวเลขกันสักครู่ — วิธีการแบบดั้งเดิมในการปรับปรุงสายส่งไฟฟ้ามีค่าใช้จ่ายระหว่างหนึ่งถึงสองล้านดอลลาร์สหรัฐต่อไมล์ และการขอใบอนุญาตพร้อมดำเนินการก่อสร้างจริงใช้เวลาถึงห้าถึงเจ็ดปีอันยาวนาน นี่คือจุดที่ระบบเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่เข้ามามีบทบาท เมื่อติดตั้งอย่างเหมาะสม ระบบแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เหล่านี้สามารถเลื่อนการลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพงออกไปได้ โดยการบรรเทาภาวะ “จราจรติดขัด” บนโครงข่ายไฟฟ้าในพื้นที่เฉพาะบางแห่ง ตามผลการวิจัยที่ดำเนินเมื่อปีที่ผ่านมา การติดตั้งแบตเตอรี่กำลังการผลิต 50 เมกะวัตต์ ความจุ 200 เมกะวัตต์-ชั่วโมง สามารถเลื่อนความจำเป็นในการปรับปรุงสถานีไฟฟ้าย่อยออกไปได้อีก 4 ถึง 8 ปีเต็ม ทั้งยังสนับสนุนการทำงานอื่นๆ ของโครงข่ายไฟฟ้าอีกด้วย สิ่งที่ทำให้วิธีการนี้น่าสนใจยิ่งคือ มันให้ประสิทธิภาพเทียบเท่าการสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ แต่มีต้นทุนต่ำกว่าประมาณ 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ ระบบที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่แบบโมดูลาร์สามารถติดตั้งและเริ่มใช้งานได้ภายใน 18 เดือน ซึ่งเร็วมากเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม

แนวทางนี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของสินทรัพย์ ขณะเดียวกันก็ปลดปล่อยเงินทุนให้สามารถนำไปใช้ในโครงการเพิ่มความยืดหยุ่นของโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้ระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) กลายเป็นองค์ประกอบหลักในการวางแผนโครงสร้างพื้นฐานที่ปรับตัวได้

การผสานรวมระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) กับการผลิตพลังงานหมุนเวียน

ลดการจำกัดการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม

ปัญหาการลดกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียน (renewable curtailment) ยังคงมีความรุนแรงอยู่มากในปัจจุบัน ตามรายงานของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency) เมื่อปีที่ผ่านมา ฟาร์มกังหันลมและฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลกสูญเสียพลังงานที่สามารถผลิตได้ประมาณร้อยละ 8.3 ต่อปี ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (Battery Energy Storage Systems) ช่วยแก้ไขปัญหานี้โดยการดักจับพลังงานส่วนเกินไว้ทุกครั้งที่มีการผลิตไฟฟ้ามากเกินกว่าที่โครงข่ายไฟฟ้าจะรองรับได้ ยกตัวอย่างเช่น ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์มักผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าความต้องการโดยรวมอย่างมากในช่วงเที่ยงวัน ดังนั้น การเก็บพลังงานส่วนเกินในช่วงกลางวันไว้เพื่อนำไปใช้ในช่วงเย็น ซึ่งเป็นเวลาที่ความต้องการพุ่งสูงขึ้น จึงถือเป็นแนวทางที่สมเหตุสมผล ในทำนองเดียวกัน ฟาร์มกังหันลมบางครั้งอาจมีปริมาณไฟฟ้าออกมามาก แต่กลับไม่มีผู้บริโภคที่ต้องการใช้ในขณะนั้นพอเพียง การเก็บพลังงานเหล่านั้นไว้จนกว่าความต้องการจะเพิ่มขึ้น จึงเท่ากับเป็นการลดการสูญเสียพลังงานสะอาด และทำให้พลังงานหมุนเวียนมีประสิทธิภาพทางการเงินมากขึ้นสำหรับผู้ประกอบการ

การสนับสนุนพลังงานหมุนเวียนที่สามารถควบคุมการจ่ายไฟได้ผ่านการควบคุมระดับความจุที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ (SOC Control)

การจัดการระดับความจุที่เหลืออยู่ (SOC) ทำให้แหล่งพลังงานที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้เหล่านั้นกลายเป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้สำหรับผู้ควบคุมระบบส่งไฟฟ้า เมื่อพวกเขาติดตามระดับ SOC แบบเรียลไทม์ พวกเขาจะสามารถดึงพลังงานที่เก็บไว้มาใช้งานได้ในช่วงเวลาที่เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น การรักษาแบตเตอรี่ให้มีระดับการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 80% ตลอดช่วงเวลากลางคืน จะช่วยรองรับยอดการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงเช้า แนวทางนี้ช่วยลดความผันผวนของกำลังการผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน ทำให้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเริ่มมีพฤติกรรมคล้ายกับโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมากขึ้น ตามผลการทดสอบที่ห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติ (National Renewable Energy Lab) ดำเนินการเมื่อปีที่แล้ว ระบบที่เก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS) ซึ่งควบคุมโดยอัลกอริธึม SOC สามารถเพิ่มสัดส่วนของพลังงานหมุนเวียนที่ถูกใช้งานจริงบนระบบส่งไฟฟ้าได้ประมาณ 37 เปอร์เซ็นต์

ระบบกักเก็บพลังงานแบบเบื้องหลังมิเตอร์ (Behind-the-Meter BESS) สำหรับภาคธุรกิจและอุตสาหกรรมเพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย

ลดค่าธรรมเนียมความต้องการสูงสุดในตลาดที่มีการเรียกเก็บค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลา (TOU)

ธุรกิจในภาคการค้าและอุตสาหกรรมต่างได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากค่าธรรมเนียมความต้องการใช้ไฟฟ้า (Demand Charges) ที่สูงลิ่วเหล่านี้ เมื่อดำเนินงานในตลาดไฟฟ้าแบบมีการเรียกเก็บตามช่วงเวลา (Time-of-Use: TOU) วิธีการคำนวณค่าธรรมเนียมดังกล่าวค่อนข้างตรงไปตรงมา แต่มีต้นทุนสูงมาก โดยจะพิจารณาจากช่วงเวลาที่มีการใช้พลังงานสูงสุดเพียงช่วงเดียวภายใน 15 นาทีตลอดทั้งเดือน ซึ่งอาจกินสัดส่วนค่าใช้จ่ายด้านพลังงานโดยรวมมากกว่าหนึ่งในสาม นี่คือจุดที่ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่แบบติดตั้งภายในสถานที่ (Behind-the-Meter Battery Energy Storage Systems) เข้ามามีบทบาท ระบบนี้ทำหน้าที่คล้ายตัวดูดซับแรงกระแทกสำหรับความต้องการใช้ไฟฟ้า โดยแทนที่จะดึงพลังงานโดยตรงจากโครงข่ายไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด ระบบจะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้แล้วออกมาใช้แทน ซึ่งช่วยลดความผันผวนของปริมาณการใช้ไฟฟ้าอย่างฉับพลัน และป้องกันไม่ให้ธุรกิจต้องถูกเรียกเก็บค่าธรรมเนียมเพิ่มเติมจากอัตราค่าไฟฟ้าที่สูงขึ้น ผลลัพธ์จริงในโลกแห่งความเป็นจริงพูดได้ชัดเจนยิ่งกว่าคำใดๆ โรงงานอุตสาหกรรมและศูนย์เทคโนโลยีต่างๆ รายงานว่าค่าธรรมเนียมความต้องการใช้ไฟฟ้าลดลงระหว่าง 20 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ หลังติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานดังกล่าว บริษัทส่วนใหญ่พบว่าการลงทุนครั้งนี้คืนทุนภายในระยะเวลาเพียงไม่กี่ปี — บางครั้งเร็วกว่าห้าปีด้วยซ้ำ

การปรับปรุงต้นทุนพลังงานด้วยการเปลี่ยนแปลงภาระงานล่วงหน้า

ระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) จะกลายเป็นเครื่องมือประหยัดค่าใช้จ่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เมื่อผสานเข้ากับอัลกอริธึมเชิงพยากรณ์ที่วิเคราะห์แนวโน้มราคาพลังงานและรูปแบบการใช้พลังงานในอนาคต ระบบที่ชาญฉลาดเหล่านี้จะวิเคราะห์ข้อมูลย้อนหลัง ตรวจสอบพยากรณ์อากาศ และติดตามการเปลี่ยนแปลงของตลาด เพื่อกำหนดช่วงเวลาที่เหมาะสมในการชาร์จแบตเตอรี่ในช่วงเวลาที่ค่าไฟฟ้าถูก (นอกช่วงพีค) และปล่อยพลังงานจากแบตเตอรี่ในช่วงที่ราคาสูงขึ้น จุดประสงค์หลักคือการใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของราคาไฟฟ้าในแต่ละช่วงเวลาของวัน พร้อมทั้งเพิ่มการประหยัดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมผ่านอัตราค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลา (Time-of-Use Rates) นอกจากนี้ หลายธุรกิจยังสามารถเพิ่มกำไรได้มากยิ่งขึ้นโดยการเชื่อมโยงระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่เข้ากับโครงการตอบสนองความต้องการ (Demand Response Programs) ซึ่งบริษัทจะได้รับเงินตอบแทนเป็นกรณีๆ ไปเมื่อลดการใช้พลังงานในช่วงเวลาที่ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอยู่ภายใต้ความกดดันสูงสุด เช่น โรงงานแปรรูปอาหาร เมื่อนำกลยุทธ์ทั้งหมดนี้มาประยุกต์ใช้ร่วมกัน มักจะสามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานประจำปีได้ประมาณ 18 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ โดยไม่กระทบต่อการดำเนินงานปกติหรือตารางการผลิต

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าเสมือนและบริการเสริม

โรงไฟฟ้าเสมือน หรือที่เรียกกันสั้น ๆ ว่า VPPs (Virtual Power Plants) คือการรวมระบบจัดเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ที่ตั้งอยู่ในสถานที่ต่าง ๆ กัน เช่น อาคารสำนักงาน โรงงานอุตสาหกรรม และสถานีไฟฟ้าขนาดใหญ่ เพื่อสร้างโครงสร้างที่ทำงานคล้ายโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิม แต่กระจายอยู่ทั่วหลายพื้นที่ โครงสร้างเสมือนเหล่านี้สามารถเข้าร่วมบริการพิเศษในตลาดไฟฟ้าได้จริง เช่น การรักษาเสถียรภาพของระบบสายส่งไฟฟ้าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความต้องการพลังงานอย่างฉับพลัน ทันทีที่ระบบสายส่งประสบกับการเปลี่ยนแปลงความถี่เล็กน้อย แบตเตอรี่ที่เชื่อมรวมกันจะตอบสนองเกือบในทันที — บางครั้งเร็วกว่าโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมในการรักษาความมั่นคงของระบบโดยรวม สิ่งที่ทำให้วิธีการนี้น่าสนใจคือ ความสามารถในการผสานหน่วยจัดเก็บพลังงานที่แยกจากกันเหล่านี้เข้าด้วยกัน เพื่อให้ทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นแทนที่จะสร้างสายส่งไฟฟ้าและสถานีไฟฟ้าย่อยใหม่ซึ่งใช้ต้นทุนสูงเป็นล้านบาท บริษัทต่าง ๆ จึงสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้ด้วยการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ที่มีอยู่แล้วเท่านั้น นอกจากนี้ เจ้าของแบตเตอรี่ยังได้รับค่าตอบแทนเพิ่มเติมเมื่อพลังงานที่จัดเก็บไว้ช่วยปรับสมดุลระบบสายส่งในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด หรือถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ฉุกเฉิน ในที่สุด สิ่งที่เรากำลังเห็นอยู่นี้คือแนวทางหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนกล่องจัดเก็บพลังงานขนาดเล็กจำนวนมากที่กระจัดกระจายทั่วพื้นที่ ให้กลายเป็นทรัพยากรขนาดใหญ่ที่มีประโยชน์ต่อเครือข่ายไฟฟ้าทั้งระบบ ทำให้ระบบจ่ายไฟฟ้ามีความทนทานต่อปัญหามากยิ่งขึ้น ขณะเดียวกันก็สร้างแหล่งรายได้เพิ่มเติมให้กับผู้เป็นเจ้าของแบตเตอรี่เหล่านั้น

คำถามที่พบบ่อย

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ระดับโครงข่าย (Grid-Scale BESS) คืออะไร?

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ระดับโครงข่าย (Grid-Scale Battery Energy Storage System: BESS) คือ ระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่ใช้ให้บริการสำคัญเพื่อความมั่นคงของโครงข่ายไฟฟ้า โดยระบบจะเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในช่วงที่ความต้องการต่ำ และปล่อยพลังงานออกใช้งานในช่วงที่ความต้องการสูง เพื่อช่วยรักษาสมดุลของภาระโหลดและเลื่อนการลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพงออกไป

BESS ช่วยจัดการปัญหาความแออัดของโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างไร?

BESS ช่วยจัดการปัญหาความแออัดของโครงข่ายไฟฟ้าโดยการเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในช่วงที่ความต้องการต่ำ และปล่อยพลังงานออกใช้งานในช่วงที่ภาระโหลดสูงสุด ซึ่งจะลดความเสี่ยงของการดับไฟฟ้า ทำให้โครงข่ายไฟฟ้ามีความมั่นคงมากขึ้น และลดการพึ่งพาโรงไฟฟ้าแบบพีค (peaker plants) ที่มีต้นทุนสูง

BESS สามารถเลื่อนการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานออกไปได้จริงหรือไม่?

ใช่ ระบบ BESS ที่ติดตั้งอย่างมีกลยุทธ์สามารถเลื่อนการปรับปรุงระบบสายส่งและสถานีไฟฟ้าย่อยที่มีราคาแพงออกไปได้ โดยการบรรเทาปัญหาความแออัดของโครงข่ายไฟฟ้าในพื้นที่เฉพาะ จึงช่วยประหยัดต้นทุนและเวลาที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานแบบดั้งเดิม

BESS บูรณาการเข้ากับพลังงานหมุนเวียนได้อย่างไร?

ระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) สามารถเก็บพลังงานส่วนเกินที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ระหว่างช่วงเวลาที่มีการผลิตสูงสุด พลังงานที่เก็บไว้นี้สามารถนำมาใช้ในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูง ซึ่งจะช่วยลดการตัดการจ่ายไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (renewable curtailment) และเพิ่มความคุ้มค่าทางการเงินให้กับผู้ประกอบการ

ข้อดีของระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่แบบเบื้องหลังมิเตอร์ (Behind-the-Meter BESS) สำหรับธุรกิจคืออะไร?

ระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่แบบเบื้องหลังมิเตอร์ (Behind-the-Meter BESS) ช่วยให้ธุรกิจลดค่าธรรมเนียมความต้องการสูงสุด (demand charges) ในตลาดที่คิดค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลา (Time-of-Use markets) โดยการเก็บและปล่อยพลังงานเพื่อทำให้การใช้พลังงานมีความสม่ำเสมอและลดจุดสูงสุดของการใช้ไฟฟ้า ระบบทั้งหมดนี้สามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้อย่างมาก โดยมักคืนทุนภายในไม่กี่ปี

ระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) มีบทบาทอย่างไรในโรงไฟฟ้าเสมือน (Virtual Power Plants)?

ระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) มีความสำคัญต่อโรงไฟฟ้าเสมือน (Virtual Power Plants) โดยการรวมทรัพยากรการเก็บพลังงานจากหลายสถานที่เข้าด้วยกัน เพื่อให้บริการแก่ระบบส่งไฟฟ้า ทั้งนี้ช่วยเสริมเสถียรภาพของระบบส่งไฟฟ้า ลดความจำเป็นในการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานใหม่ และสร้างรายได้เพิ่มเติมให้กับเจ้าของแบตเตอรี่