ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เหมือนกับการผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า การเพิ่มขนาดแบตเตอรี่ รวมถึงอุปกรณ์ชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ แม้ว่าต้นทุนเริ่มต้นจะเพิ่มขึ้น 20-40% แต่ขอบเขตการใช้งานก็กว้างขวางมากขึ้น ตามการใช้งานที่แตกต่างกัน ระบบกักเก็บและผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จึงแบ่งออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ ระบบผลิตไฟฟ้าแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า และระบบไมโครกริดแบบไฮบริดพลังงานต่างๆ เป็นต้น
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริด
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริด (Off-Grid Photovoltaic Power Generation) คือระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ง่ายที่สุด นอกจากจะฝังเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ในเครื่องคิดเลขแล้ว ยังมีการประยุกต์ใช้ง่ายๆ ในตัวเรือนนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ โดยมีแผงโซลาร์เซลล์ อุปกรณ์ชาร์จไฟแบบง่ายๆ และแบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบ อุปกรณ์ดังกล่าวจึงมักถูกใช้โดยคนเลี้ยงสัตว์เพื่อพกพาไปใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับวิทยุและไฟส่องสว่างในเวลากลางคืน ปัจจุบันมีอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบพกพาแล้วเช่นกัน
ระบบกักเก็บพลังงานแบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้น ตามการใช้งานจริงมีหลากหลายรูปแบบ ซึ่งรวมถึงระบบกักเก็บพลังงานนอกโครงข่ายไฟฟ้า โดยมีลักษณะเด่นคือ สามารถเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและกักเก็บพลังงานได้ อีกทั้งยังสามารถใช้งานแบบแยกอิสระนอกโครงข่ายไฟฟ้าได้ ในบางพื้นที่เชิงพาณิชย์ เนื่องจากกำลังการผลิตของหม้อแปลงไฟฟ้ามีจำกัด ทำให้ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถเชื่อมต่อเพื่อจำหน่ายไฟฟ้าได้ อีกทั้งยังต้องเผชิญกับความไม่เสถียรของโครงข่ายไฟฟ้าในภูมิภาค และยังมีบางพื้นที่ที่ราคาไฟฟ้าทางอินเทอร์เน็ตถูกเกินไป ในขณะที่ราคาไฟฟ้าแบบใช้ครั้งเดียวสูง และมีความแตกต่างของราคาในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง การติดตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่เหล่านี้จึงเหมาะสมกับการใช้งานทั้งในระบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงานนอกโครงข่ายไฟฟ้า
ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และระบบกักเก็บพลังงานนอกโครงข่ายไฟฟ้ามีวิธีการสร้างผลกำไรหลักๆ 4 วิธี ได้แก่:
1. การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ต่างๆ ช่วยให้คุณสามารถกำหนดราคาไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด และลดต้นทุนค่าไฟฟ้าได้
2. ชาร์จไฟในช่วงเวลาที่ไม่ใช่ช่วงพีค และปล่อยไฟในช่วงเวลาพีค โดยใช้ส่วนต่างราคาระหว่างช่วงพีคและช่วงโลว์ไทม์เพื่อสร้างกำไร
3. ไม่สามารถเชื่อมต่อออนไลน์ได้ สามารถติดตั้งเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับของระบบได้ หากกำลังไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์มากกว่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้ จะไม่สามารถนำพลังงานไปใช้จนหมดและถูกเก็บสะสมไว้ในแบตเตอรี่ได้
4. เมื่อไฟฟ้าดับ ระบบจะเปลี่ยนเป็นโหมดออฟกริด ระบบโซลาร์เซลล์จะยังคงผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไป ระบบจะยังคงทำงานเป็นแหล่งจ่ายไฟสำรอง โดยจ่ายพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ผ่านอินเวอร์เตอร์
เมื่อเทียบกับระบบผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ระบบผลิตไฟฟ้าแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าจะเพิ่มตัวควบคุมการชาร์จ/คายประจุและแบตเตอรี่ ทำให้ต้นทุนของระบบเพิ่มขึ้นประมาณ 30% แต่ขอบเขตการใช้งานจะกว้างกว่า ประการแรก สามารถตั้งค่าให้ผลิตไฟฟ้าเต็มกำลังในช่วงเวลาที่ราคาไฟฟ้าสูงสุดเพื่อลดค่าไฟฟ้า ประการที่สอง สามารถชาร์จในช่วงเวลาที่ราคาไฟฟ้าต่ำสุดและคายประจุในช่วงเวลาที่ราคาไฟฟ้าสูงสุดเพื่อสร้างรายได้จากส่วนต่างระหว่างราคาไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุด ประการที่สาม เมื่อไฟฟ้าจากโครงข่ายดับ ระบบโซลาร์เซลล์จะยังคงทำงานต่อไปในฐานะแหล่งพลังงานสำรอง และสามารถเปลี่ยนอินเวอร์เตอร์เป็นโหมดไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าได้ จากนั้นจึงจ่ายไฟจากโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ผ่านอินเวอร์เตอร์
ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าที่มีระบบกักเก็บพลังงาน สามารถกักเก็บพลังงานส่วนเกินที่ผลิตได้ ทำให้สัดส่วนการผลิตและการใช้เองเพิ่มขึ้น ระบบเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในสถานการณ์ที่การผลิตและการใช้เองจากพลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถส่งเข้าสู่ระบบไฟฟ้าได้ อัตราค่าไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงมีราคาแพงกว่าอัตราค่าไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีคลื่น และอัตราค่าไฟฟ้าสำหรับการใช้เองมีราคาแพงกว่าอัตราค่าไฟฟ้าที่ส่งเข้าสู่ระบบอย่างมาก ระบบประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ ชุดแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า อุปกรณ์ตรวจจับกระแสไฟฟ้า โหลด และส่วนประกอบอื่นๆ ตัวควบคุมจะกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์บางส่วนและส่งพลังงานบางส่วนไปยังโหลดเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่าพลังงานของโหลด ระบบจะทำงานโดยใช้พลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าและพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกันเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับโหลด หลังจากการยกเลิกเงินอุดหนุนพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบกักเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าสามารถติดตั้งก่อนการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในบางประเทศและบางพื้นที่ ทำให้สามารถผลิตและใช้พลังงานจากพลังงานแสงอาทิตย์ได้เองอย่างสมบูรณ์ อุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าสามารถใช้งานร่วมกับอินเวอร์เตอร์จากผู้ผลิตต่างๆ ได้โดยยังคงรักษารูปแบบการใช้งานเดิมไว้ เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับกระแสไฟฟ้าตรวจพบการไหลของกระแสไฟฟ้าไปยังโครงข่ายไฟฟ้า อุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าจะทำงานและกักเก็บไฟฟ้าส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่ และหากแบตเตอรี่เต็มก็จะเปิดใช้งานเครื่องทำน้ำอุ่น สามารถตั้งค่าแบตเตอรี่ให้ส่งกระแสไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ผ่านอินเวอร์เตอร์เมื่อปริมาณการใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนเพิ่มขึ้นในเวลากลางคืนได้
ระบบไมโครกริดสำหรับการจัดเก็บพลังงาน
ระบบไมโครกริดประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์รูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ตัวแปลงไฟแบบสองทิศทาง PCS สวิตช์อัจฉริยะ ชุดแบตเตอรี่ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อมีแสง แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า จากนั้นจะใช้อินเวอร์เตอร์เพื่อจ่ายไฟให้กับโหลด และใช้ตัวแปลงไฟแบบสองทิศทาง PCS เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ เมื่อไม่มีแสง แบตเตอรี่จะใช้ตัวแปลงไฟแบบสองทิศทาง PCS เพื่อจ่ายไฟให้กับโหลด ไมโครกริดเป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการรับรองความปลอดภัยของโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากสามารถใช้ประโยชน์จากศักยภาพของพลังงานสะอาดแบบกระจายได้อย่างเต็มที่และมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็ลดข้อเสียของกำลังการผลิตที่น้อย การผลิตพลังงานที่ไม่แน่นอน และความน่าเชื่อถือต่ำของแหล่งจ่ายไฟอิสระ การทำงานที่ปลอดภัยของระบบนี้เป็นส่วนเสริมที่เป็นประโยชน์ต่อโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ ไมโครกริดสามารถช่วยให้ธุรกิจแบบดั้งเดิมปรับปรุงให้ทันสมัยได้อย่างมาก ทั้งในแง่ของเศรษฐกิจและการรักษาสิ่งแวดล้อม ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าการใช้งานไมโครกริดนั้นหลากหลายและมีขนาดตั้งแต่ไม่กี่กิโลวัตต์ไปจนถึงหลายสิบเมกะวัตต์ ระบบไมโครกริดสามารถออกแบบได้ตั้งแต่สำหรับอาคารหลังเดียวไปจนถึงขนาดใหญ่ เช่น โรงงานอุตสาหกรรม เหมืองแร่ บริษัท โรงพยาบาล และโรงเรียน
ในช่วงปลายเดือนตุลาคม พ.ศ. 2563 สำนักงานบริหารพลังงานแห่งชาติได้อนุมัติการบังคับใช้ “รหัสประสิทธิภาพระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์” ซึ่งเปิดเสรีอัตราส่วนกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อย่างเต็มที่ โดยมีอัตราส่วนกำลังการผลิตที่แนะนำสูงสุดถึง 1
โอกาส:การจัดส่งแผงโซลาร์เซลล์ภายในประเทศจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในระยะยาว ขณะที่การจัดส่งอินเวอร์เตอร์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน การจัดสรรกำลังการผลิตเกินความจำเป็นอย่างเหมาะสมจะช่วยให้ได้ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าต่อหน่วย (LCOE) ที่ต่ำที่สุด ปรับปรุงอัตราผลตอบแทนภายในโครงการ (IRR) และเร่งการส่งเสริมความเท่าเทียมกัน
ท้าทาย:การละทิ้งแสงสว่างและความผันผวนของความสามารถในการรับโหลดเกินพิกัดและการจับคู่ที่ไม่เหมาะสมของอินเวอร์เตอร์ผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
การจัดตั้งระบบมาตรฐานอุตสาหกรรมการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพนั้นมีความสำคัญ เนื่องจากระบบการจัดเก็บพลังงานเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์หลายขั้นตอน ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในห่วงโซ่อุตสาหกรรมมีความแตกต่างกัน และอัคคีภัยและอุบัติเหตุอื่นๆ เป็นอุปสรรคสำคัญที่ส่งผลกระทบต่อการพัฒนาการจัดเก็บพลังงาน
ชี้แจงสถานะตลาดอิสระของระบบกักเก็บพลังงาน โดยระบุว่าสิ่งอำนวยความสะดวกในการกักเก็บพลังงานสามารถรวมเข้ากับพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานความร้อน และแหล่งพลังงานอื่นๆ ได้ เพื่อเข้าร่วมในการให้บริการปรับเปลี่ยนช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุดและปรับเปลี่ยนความถี่ของระบบไฟฟ้า และสร้างรายได้ รวมถึงสามารถดำเนินงานในฐานะหน่วยงานตลาดอิสระได้เช่นกัน
การสนับสนุนเชิงนโยบายที่หลากหลายและมั่นคง รวมถึงการสนับสนุนเชิงนโยบายอุตสาหกรรมสำหรับการจัดเก็บพลังงาน จำเป็นต้องสอดคล้องกับการเปิดเสรีทางการตลาด ในขณะเดียวกันก็ต้องดำเนินนโยบายอุตสาหกรรมที่หลากหลายสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
การพัฒนาพลังงานในอนาคตของจีนจะดำเนินไปตามกระบวนการจากพลังงานคาร์บอนสูงไปสู่พลังงานคาร์บอนต่ำและพลังงานคาร์บอนเป็นศูนย์ โดยพลังงานใหม่ในด้านไฟฟ้าจะเริ่มจากการทดแทนแบบค่อยเป็นค่อยไป จนกระทั่งทดแทนพลังงานเก่าอย่างเต็มรูปแบบ และในที่สุดก็จะครอบคลุมทั้งด้านผู้ใช้และด้านการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานใหม่และพลังงานใหม่ คาดว่าภายในปี 2035 แหล่งพลังงานใหม่ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ จะมีสัดส่วนมากกว่า 30% ของส่วนผสมพลังงานทั้งหมด ซึ่งจะช่วยสนับสนุนแนวโน้มการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นโดยไม่เพิ่มการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
ไม่ว่าจะเป็นโรงงานกักเก็บพลังงานที่ติดตั้งในระบบส่งไฟฟ้าหรือระบบจำหน่ายไฟฟ้า ไม่ว่าจะใช้ร่วมกับสถานีพลังงานหมุนเวียน หรือเข้าถึงระบบกักเก็บพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าโดยอิสระ ก็ล้วนแล้วแต่เป็นประโยชน์ต่อตลาดพลังงานและช่วยกระจายรูปแบบการใช้พลังงานเป็นหลัก
พลังงานใหม่มุ่งสู่ทิศทางการพัฒนาพลังงานหมุนเวียนสะอาดที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า โดยเริ่มมีการสาธิตการจัดเก็บพลังงานในรูปแบบพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก การจัดเก็บพลังงานที่สนับสนุนพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมได้นำมาซึ่งผลทางเศรษฐกิจที่ดี เช่น การรักษาเสถียรภาพอย่างต่อเนื่อง การควบคุมการหยุดผลิตพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น
